[發明專利]一種基于港口群聯合調度的防臺錨地規模優化方法

有效

• 申請號: 201811087259.9
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109359765B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 封學軍;吳曉婧;王偉;張艷;蔣柳鵬;雷智鹢;彭廣益
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種基于港口群聯合調度的防臺錨地規模優化方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S01：針對一海域的船舶AIS數據進行收集，從而完成AIS原始數據的采集；

S02：將AIS原始數據預處理，整合出海域內不同港區船舶數量與船型；

S03：考慮臺風狀況下最不利的情況，構建防臺錨地需求模型，確定防臺錨地需求；

臺風狀況下當發生最不利情況時，即臺風覆蓋目標省份全部海岸線時，目標省份所有船舶需要疏散避臺，假設p港區防臺錨地需求面積為A_p，建立防臺錨地需求模型：

式(1)中，p為港區編號，i為船舶船型，A_p為防臺錨地面積，N為船舶數量，S為單船錨位面積，M為臺風影響函數，D為船舶抗風函數，K為控制系數；

單船錨位面積S采用單浮筒系泊方式進行計算，其系泊半徑如下：

R_p,i＝E_p,i+r+l+e (2)

式(2)中，R為單浮筒水域系泊半徑，E為設計船長，r為由潮差引起的浮筒水平偏位，l為系纜的水平投影長度，e為船艉與水域邊界的富裕距離；

臺風影響函數M十分復雜，通過歷年統計資料的分析處理，計算登陸當天與臺風登陸前后數天船舶數量的比值的平均數，獲取臺風影響系數；

船舶抗風函數D可根據規范進行計算，在實際生產作業中，考慮到港區船舶安全，當臺風影響到港區，當地港區風力達到6級時，港區船舶停止作業，前往通航錨地、良好的避風灣或其他地區避臺，故船舶抗風函數取D＝1；

控制系數K即考慮相關影響因素，包括錨地維護情況、船舶保證率和安全距離，表達式如下：

K＝f(x₁,x₂,x₃) (3)

式(3)中，x₁為錨地綜合系數，x₂為船舶保證率，x₃為船舶安全間距系數；

S04：根據期望目標，考慮相關約束條件，構建防臺錨地優化模型，優化所得結果即為實際所需建設的防臺錨地面積；

所述期望目標包括：防臺錨地建設成本、維護成本與船舶疏散成本最小，據此建立防臺錨地優化模型：

式(4)中，Cost_total為綜合費用，單位為：萬元，Cost_con為單位防臺錨地建設費用，Cost_main為單位防臺錨地維護費用，A_p為防臺錨地面積，X_p為p港區實際建設錨地比例系數，Cost_navi,i為船舶航行單位路程費用，L_p′_,i為船舶疏散避臺平均航行路程，N_p,i為船舶數量，Cost_others為其他費用；

臺風登陸點是隨機的，將臺風登陸的港區編號設置為q，船舶疏散避臺平均航行路程L′_p,i表示為：

式(5)中，L_p,i為船舶疏散避臺最遠航行路程，α為實際錨地分布率；

船舶疏散避臺最遠航行路程表達式如下：

式(6)中，R′為臺風風圈半徑；

L_coastal為目標省份海岸線長度；

步驟S04中所述約束條件是實際所需要滿足的成本、航行距離和決策變量方面的約束條件，如下：

0＜Cost_con×A_p×X_p≤C_p (8)

式(8)是防臺錨地投資成本約束，包括錨地建設成本和錨地維護成本，式中：C_p為p港區總預算；

L_p≥R′-D_p,q (9)

式(9)是船舶在疏散避臺的航行過程中，航行距離應滿足的約束條件，式中：R′為臺風風圈半徑，D_p,q為p港區與臺風登陸港區q的距離；

0＜X_p≤1 (10)

式(10)是模型決策變量應滿足的約束條件，即在實際工程中，p港區實際建錨地比例系數應不大于1。