[發明專利]一種化工廠設備巡檢點路線優化方法

有效

• 申請號: 202010149080.2
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111401611B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 何明祥;李寅寧;李冠;于吉云
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06N3/00
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 種艷麗

1.一種化工廠設備巡檢點路線優化方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟S1：輸入化工廠設備巡檢點路線相關數據；

步驟S2：設置人工魚群和粒子群算法相關參數；

步驟S3：初始化人工魚群X，生成人工魚個體，隨機分配到巡檢節點中；

步驟S4：引入人工魚群行為方式，各個人工魚群分別模擬聚群行為、追尾行為、覓食行為，用粒子群算法更新人工魚的速度和位置，記錄局部最佳人工魚狀態；

步驟S5：判斷當前人工魚狀態是否優于局部最佳狀態；如果當前人工魚狀態優于局部最佳狀態，用當前人工魚狀態替換局部最佳狀態，并更新公告牌，否則步驟S4；

步驟S6：判斷是否達到最大迭代次數，若達到最大迭代次數，則執行步驟S7，否則執行步驟S4；

步驟S7：保存優化的巡檢路徑相關數據R；計算出巡檢工人P的人數下限并將其結果作為多目標算法安排人員巡檢的輸入條件執行步驟S8；

步驟S8：初始化巡檢工人P，設置多目標算法的相關參數，使用多目標算法安排人員巡檢，計算目標函數值；

步驟S9：選取目標函數值中的非劣解加入精英級中，并計算各個巡檢工人的適應度F_i，記錄歷史最佳巡檢工人狀態

步驟S10：更新巡檢工人狀態，再次計算目標函數的值；

步驟S11：選取目標函數值中的非劣解加入精英集中，計算巡檢工人的適應度，并刪除其中適應度小的解；

步驟S12：判斷當前巡檢工人狀態是否優于當前歷史最佳狀態如果當前巡檢工人狀態優于當前歷史最佳狀態則用當前的巡檢人員替換，否則執行步驟S8；

步驟S13：判斷迭代次數t，若當前迭代次數小于規定的迭代次數，則執行步驟S8，否則執行步驟S14；

步驟S14：保存最后得到的精英級；

步驟S15：導出化工廠設備巡檢點巡檢方案；

在步驟S1中，相關數據包括：巡檢點的路徑連通圖G、巡檢點i的巡檢周期巡檢點i處的巡檢時間從當前巡檢點i到下一巡檢點j的路程d_i,j、所需要的時間T_i,j以及目標函數為Y＝f(x)；

在步驟S2中，相關參數包括：巡檢節點數N、人工魚的感知距離V、最大的移動距離S、擁擠度因子δ、當前迭代次數k以及最大迭代次數k_max；其中，0＜δ＜1；

在步驟S4中，人工魚群具體的行為方式如下：

覓食行為第i只人工魚在搜索過程中，當前的位置記為在可視范圍V內的伙伴數目記為n_f，下一個位置記為若滿足條件：表示下一個位置附近食物多且不擁擠，則人工魚向的方向移動；若不滿足條件，則再重新選擇一個新的位置節點，再進行判斷；若仍然不滿足條件，則隨機移動一步，其速度和位置的更新公式為：

如果：

否則：

x_j＝x_i+V·Rand()

Rand()是隨機函數，生成(0，1)之間的隨機數；ω為慣性權重，用于控制速度的更新，ω_max、ω_min分別表示慣性權重的最大值和最小值，k、k_max分別表示當前迭代次數和最大的迭代次數；

聚群行為：第i只人工魚在當前鄰域內的位置記為在其視野范圍V內的伙伴位置記為若則表明其伙伴位置優于則人工魚向伙伴位置方向移動；否則執行覓食行為；

追尾行為：在當前搜索鄰域內，食物濃度最大的伙伴記為若則表示該伙伴周圍具有較高的食物濃度且不擁擠，則向該伙伴方向移動，否則執行覓食行為；

在步驟S5中，公告牌是指記錄每一次最優個體的位置狀態，每一條人工魚更新自身位置狀態后均和公告牌上的進行對比，若優于公告牌上的狀態，則更新公告牌，讓更新后的位置狀態代替公告牌上原來的狀態；

在步驟S7中，保存優化的巡檢路徑的信息包括：優化路徑{V_b}、最短路徑長度D_min及最短巡檢時間T_min；巡檢工人的人數下限其中，T_pmin為最短巡檢周期，∑T_i為巡檢總用時；

在步驟S8中，為衡量每名巡檢工人的工作量，使用工人巡檢時長方差和工人巡檢路程的方差來表示；

工人巡檢時長的方差：其中T_i為工人在某一巡檢點的巡檢時間；為巡檢工人i的平均巡檢用時；

工人巡檢路程的方差：Dk為巡檢工人k的巡檢路程，D_i，j為巡檢點i到巡檢點j；為巡檢工人k的平均路程；

巡檢工人時間約束：巡檢點巡檢工人工作時間S_n根據巡檢路線和巡檢時間確定；S₃為每日工作不超過8小時，S₄為每日工作不超過6小時；

設備巡檢點時間約束：表示在巡檢點i巡檢結束的時間是開始時間加上該巡檢點的巡檢周期；表示巡檢點i到巡檢點j，巡檢點j的開始巡檢時間為巡檢點i的結束時間加上i到j的路程時間；其中巡檢點i的周期為在i點的巡檢耗時為在巡檢點i開始巡檢時間為結束時間為

在步驟S9中，各個巡檢工人的適應度其中，s(d(i，j))為適應度函數；其中，d(i，j)第i個巡檢工人和第j個巡檢工人的適應度分享函數，α、σ_s均為常數。