[發明專利]基于隨機策略與多目標優化算法的施工場地平面布置方法

在審

• 申請號: 201911196908.3
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN111191304A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 何華剛;張雨果;陳再勵;趙楚楠;呂山可
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/18;G06F111/06;G06F111/08
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

1.一種基于隨機策略與多目標優化算法的施工場地平面布置方法，其特征在于，包括采用隨機策略進行場地布置的初始階段：

101、將整個施工場地的平面區域進行網格化，形成若干個面積大小相同方形區域，并基于所述方形區域建立施工場地的二維坐標系；

102、將待布置設施根據各自的實際尺寸大小模型化為規則矩形，并以矩形的任一頂點的位置坐標為隨機策略的決策變量，在步驟101建立的二維坐標系的基礎上，隨機生成滿足施工場地空間限制的設施位置坐標；

103、對于任一待布置設施，判斷隨機生成的位置坐標是否滿足防重疊約束，若滿足，則保留所述位置坐標作為所述待布置設施的布置方案，若不滿足，則舍棄所述位置坐標并再次隨機生成新的位置坐標，直到滿足防重疊約束為止；

104、對所有待布置設施執行步驟103、步驟104，得到一個場地布置方案，所述場地布置方案作為多目標優化算法的初始種群中的一個樣本；

105、根據初始種群的樣本數量，重復執行步驟102-104，生成多目標優化算法的初始種群。

2.根據權利要求1所述的基于隨機策略與多目標優化算法的施工場地平面布置方法，其特征在于，還包括采用多目標優化算法進行改進的優化階段：

201、給定交叉概率，并以多點交叉的方式確定兩個染色體之間待交叉的基因座區間；

202、逐個進行基因座上基因的交叉操作并判斷交叉后是否滿足防重疊約束，若滿足，則保留所述基因交叉操作，否則，撤銷所述基因交叉操作；直到種群中的所有染色體均完成交叉操作；

203、給定變異概率，并以均勻變異的方式確定兩個染色體之間待變異的基因座區間；

204、將施工場地中的布置區域分成若干區域，并確定不同區域之間的空間坐標范圍；

205、根據步驟204劃分的區域，確定待變異染色體對應的場地布置方案中各個設施所在的區域；

206、根據待變異的基因座區間，依次將所述基因座上的基因向除所述基因所在區域外的其余區域進行隨機變異，并判斷變異后的基因是否滿足防重疊約束，若滿足，則保留所述基因變異操作，否則，撤銷所述基因變異操作；

207、重復步驟203至步驟206，直到完成種群中所有染色體的變異操作；然后進行非支配排序、擁擠度計算得到新的子代；

208、將得到的新的子代作為父代重復步驟201-207，經過有限次迭代后，得到的子代在三個目標上均趨于平穩，最終得到的子代所對應的染色體即為最優的施工場地的平面布置方案集合。

3.根據權利要求1或2所述的基于隨機策略與多目標優化算法的施工場地平面布置方法，其特征在于，所述防重疊約束的判斷過程為：將待布置設施依次與場地內已確定位置坐標的設施進行是否重疊的判斷，當所述待布置設施與所述場地內已確定位置坐標的設施均不重疊，則判定所述待布置設施滿足防重疊約束，否則，判定所述待布置設施不滿足防重疊約束。

4.根據權利要求3所述的基于隨機策略與多目標優化算法的施工場地平面布置方法，其特征在于，判斷是否重疊的具體過程為：根據設施位置坐標以及實際尺寸，分別得到進行判斷的待布置設施的矩心坐標為(x₁，y₁)，長度為L₁，寬度為W₁，已確定位置坐標的設施的矩心坐標為(x₂，y₂)，長度為L₂，寬度為W₂；當|x₁-x₂|≥(L₁+L₂)/2且|y₁-y₂|≥(W₁+W₂)/2時，判定所述待布置設施與所述已確定位置坐標的設施不重疊，否則，判定所述待布置設施與所述已確定位置坐標的設施重疊。

5.根據權利要求1所述的基于隨機策略與多目標優化算法的施工場地平面布置方法，其特征在于，所述步驟101中，所述方形區域的面積大小為1×1m。