(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210952849.3 (22)申请日 2022.07.31 (71)申请人 海博泰科技 （青岛） 有限公司 地址 266000 山东省青岛市崂山区株洲路 20号海信创智谷A15 03 (72)发明人 冒睿雯　吕可波　张振　郝泽瑄　 孙洪涛　杨效禹　邹润泰　 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/26(2012.01) G06Q 50/30(2012.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 119/12(2020.01) (54)发明名称 一种单向航道船舶靠 离泊规划算法 (57)摘要 本发明公开了一种单向航道船舶靠离泊规 划算法， 根据单向航道安全航行规则， 以提升通 航效率、 提高海港水域利用率为目标建立了混合 整数规划模型， 合理规划船舶靠/离泊时序， 具体 包括以下步骤： S1， 对不同阶段的船舶进行分类， 优先级设置1 ‑5级。 本发明针对港池、 航道中船与 船之间靠离泊的安全问题， 将问题转化为在港 池、 航道中任意两船靠离泊保证安全问题， 接着 再根据船舶信息以及停靠泊位， 得到靠离泊航行 轨迹， 分析任意两航行轨迹之间影响， 作为基础 信息， 将其转化为线性约束保证航行过程中安全 性问题， 通过创建港口安全基础信息库， 高效、 准 确表达在靠离泊过程中船舶在港池、 航道中的相 互影响， 能够合理安排船舶靠离泊的时间， 提高 通航效率。 权利要求书2页 说明书11页 CN 115239181 A 2022.10.25 CN 115239181 A 1.一种单向航道船舶靠离泊规划算法， 其特征在于， 根据 船舶装卸计划、 生产作业条件 及交通组织 规则建立混合整数规划模型， 合理规划船舶的靠 离泊方案， 具体包括以下步骤： S1， 依据船舶量级， 和通航规定， 对船舶进行特征选择， 优先级设置1 ‑5级， 强调船自身 属性对船舶靠 离泊的影响； S2， 建立顺序惩罚矩阵， 由船舶到 港顺序及优先级得到理论靠 离泊顺序； S3， 对决策变量靠泊时间、 离泊时间定义正负偏差变量， 施加软约束， 保证模型可行性 与准确性； S4， 根据不同约束条件的影响范围， 寻找最优计算范围， 将不同港池泊位进行划分， 减 少单船计算次数， 提高运 算速度； S5， 针对港池、 航道中船舶之间靠离泊的安全要求， 根据船舶信息以及停靠泊位， 得到 靠离泊航行轨迹， 综合分析任意两航行轨迹 之间的相关性， 将其转化为约束条件， 保证航行 过程中安全性； 提高算法运行 的速度， 这里将原本应在程序中大量编写的约束条件转化为 港池约束条件数据表， 大幅降低了程序的冗 长性， 减少了程序内约束条件循环的次数。 S6， 选取三次Hermite插值进行潮位处理， 得到全时间段的逐分钟潮位表。 将潮汐变化 的影响转化为可通航时间段， 遍历截取每艘船舶的每一段起始、 结束时间点作为规划时间 窗， 乘潮靠离泊过程保证在可通航时间段内完成， 并将其转化为线性约束， 以此保证靠离泊 过程中乘潮需求； S7， 依据各船靠离泊过程中拖轮使用数量、 起始时刻与靠离泊时间的关系， 得到各船使 用拖轮的开始、 结束时间； 考虑拖轮在 任意两次靠离泊动态之 间航行时间， 通过线性约束保 证拖轮高效完成各项计划， 进 而保证靠 离泊计划对拖轮使用的需求； S8， 移泊过程仅对港池内船舶进出港产生影响， 针对移泊可能产生的安全问题， 将其转 化为移泊影响水域内安全保证问题， 再根据船舶信息以及停靠泊位、 移泊泊位， 得到船舶航 行轨迹， 分析任意两航行轨迹之 间相关性， 作为基础信息， 将其转化为线性约束保证航行过 程中安全性问题。 S9， 依据上述约束条件， 构建目标函数， αi分别控制船舶 靠泊时间、 离泊时间与在泊作业时长在目标式中的权重； Mi为控制各约 束项的虚拟变量， 建立约束条件与目标函数间的关系； 控制拖轮使用时间， 将同 一时段内拖轮分配使用效率 最大化。 设置以在港船舶等待时间最小、 泊位利用率 最高为求解目标， 对 模型进行求 解。 2.根据权利要求1所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法， 其特征在于， 所述建立混 合整数规划模型 是采用Gurobi优化器进行模型求 解。 3.根据权利要求1所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法， 其特征在于， 所述S5 中针 对港池、 航道中船与船之间靠 离泊的安全问题不包括移泊过程。 4.根据权利要求1所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法， 其特征在于， 所述将问题权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115239181 A 2转化为在港池、 航道中任意两船靠离泊保证安全问题。 具体解释为： 任意A、 B船， 区别过程 为， A船靠泊 ‑B船靠泊， A船靠泊 ‑B船离泊， 在A船离泊 ‑B船靠泊， A船离泊 ‑B船离泊。 5.根据权利要求1所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法， 其特征在于， 所述S7中通 过线性约束保证拖轮有足够时间完成各项计划中约束 条件有拖轮数量约束、 每条拖轮工作 一条船的弹性时间约束、 多条拖轮工作时间相互不冲突约束。 6.根据权利要求5所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法， 其特征在于， 所述多条拖 轮工作时间相互不冲突约束包 含有每一条拖轮作业对于不同船之间不冲突。 7.根据权利要求1所述的一种单向航道船舶靠离泊规划算法， 其特征在于， 所述S8中移 泊过程仅会对港池内船舶进出港产生影响， 针对移泊可能产生的安全问题， 将问题转化为 在港池中任意船靠离泊与移泊保证安全问题。 具体解释为： 任意M船靠泊、 N船离泊、 Q船移 泊， 区别过程 为， M船靠泊 ‑Q船移泊， N船离泊 ‑Q船移泊。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115239181 A 3