[發明專利]生態型客貨滾裝碼頭系統多智能體微觀仿真建模方法

有效

• 申請號: 201910029338.2
• 申請日: 2019-01-13
• 公開（公告）號: CN109472522B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 唐國磊;秦明;趙曉藝;于菁菁;李翔
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q10/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

1.一種生態型客貨滾裝碼頭系統多智能體微觀仿真建模方法，其特征在于，步驟如下：

該方法基于AnyLogic仿真平臺實現，采用所提出的生態型客貨滾裝碼頭系統仿真建模方法，實現生態型客貨滾裝碼頭仿真系統總體框架；

仿真系統總體框架，主要由數據訪問層、業務邏輯層、應用層和表現層四層系統結構組成，四層之間相互聯系且各自保持相對獨立，實現客貨滾裝碼頭基礎數據/GIS數據的管理，實現“港口水域-陸域-大門-客運站”功能區內的物流過程和交通流的微觀仿真，實現各評價指標的量化算法以及方案優選算法，實現人機交互良好的仿真動畫實時顯示，評價指標實時統計用戶圖形界面；

所述的數據訪問層負責數據庫與業務邏輯層之間的聯系，實現數據共享和集中管理，其底層采用開源的PostgreSQL/PostGIS數據庫管理系統和空間數據庫管理系統，負責管理港口基礎數據、GIS地圖數據、仿真實驗結果數據和評價指標數據；數據訪問層主要對業務邏輯層中仿真運行所需要的基礎信息和仿真輸出數據的存儲和輸出；所述的數據信息存儲部分包括港區屬性、船舶屬性、車輛屬性和旅客屬性；仿真輸出數據部分為應用層所定義的評價指標數據，為應用層所定義的評價指標數據；

所述的業務邏輯層為客貨滾裝碼頭系統的智能體微觀仿真系統，是該框架核心邏輯的具體實現，通過各智能體間的相互作用，實現對港區作業和微觀交通的仿真模擬；業務邏輯層的框架包含主智能體、客貨滾裝船智能體、車輛智能體和旅客智能體；主智能體是仿真模型的控制智能體，也是仿真模型的外部環境；主智能體通過圖形界面及數據訪問層獲取仿真運行所需基礎信息，生成港口功能區位置、仿真邊界以及交通路網，同時對泊位信息、泊位使用狀況、航道情況進行實時判斷與記錄；主智能體依班期表初始化其余各智能體，控制其余各智能體間的交互和湮滅，實現客貨滾裝碼頭復雜作業流程的仿真；船舶智能體利用AnyLogic智能體狀態圖定義船舶從到港、進港、卸船、裝船到離港過程中的行為變化，采用元胞自動機實現船舶進出港作業微觀模擬；車輛智能體利用AnyLogic智能體狀態圖與微觀交通庫，實現車輛的微觀行為、人與車、車與車之間交通沖突的模擬；AnyLogic智能體狀態圖模擬碼頭生產作業過程中車輛的行為和屬性改變，實現進出港私家車、滾裝車輛、擺渡車、公交車以及出租車服務資源的不同行為；微觀交通庫實現車輛在港內道路、停車場、站前廣場區域的駕駛行為；旅客智能體反映旅客行為的自主性、與其他行人及邊界的距離、吸引效果，基于智能體建模與行人庫實現；智能體狀態圖模擬在客貨滾裝碼頭作業過程中旅客的行為和屬性改變，而行人庫實現旅客連續空間移動、等待、排隊行為；

應用層定義了生態型客貨滾裝碼頭系統的評價指標體系及評價方法；評價指標體系涵蓋生態、安全、效率、土地利用多種評價指標，包括車輛待渡區面積及使用效率，各類停車場面積及使用效率，旅客、車輛疏港總用時和登船總用時，各類旅客、車輛平均在港時間，旅客密集區域面積，旅客上下船排隊長度，進出港車輛發動機平均工作時間定量指標，以及直觀反映碼頭行人流狀況的行人密度圖；評價方法包括評價指標的統計方法、成本函數以及方案優選算法，用于甄別整個作業系統的瓶頸問題，或優化生態型客貨滾裝碼頭功能區布局與精細化布置方案；

應用層對數據訪問層中存儲的業務邏輯層仿真數據進行分析，得到量化指標的數值，再利用表現層的圖形界面實現人機交互；人機交互包括輸入業務邏輯層中仿真運行所需要的基礎信息和輸出業務邏輯層運行得到的仿真結果；應用層實時輸出反映業務邏輯層模擬所得的仿真動畫和評價指標分析圖表，為港口管理和監測提供參考；

表現層實現三個高度交互的動態用戶界面，包括仿真參數設置、實時動畫顯示和結果圖表分析，還具有實時2D/3D動畫顯示功能，還包含碼頭前沿的動態人流熱力圖，實現對仿真實驗整個過程的設計、跟蹤、修改、顯示及評估。

2.根據權利要求1所述的生態型客貨滾裝碼頭系統多智能體微觀仿真建模方法，其特征在于，

所述的港區屬性包括港口設施參數和港口總平面布置；所述的船舶屬性包括班期表、船舶噸級、載車輛和載客量；所述的車輛屬性包括滾裝車輛下船速度及港區內滾裝車輛行駛速度限值；所述的旅客屬性包括旅客下船速度及港區內行走速度。