[发明专利]一种基于改进智能水滴算法的引航员指派方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于改进智能水滴算法的引航员指派方法和装置，涉及船舶引航员指派领域，方法依次包括以下步骤：根据问题描述，确定问题约束条件，建立引航员指派模型；基于改进智能水滴算法对引航员指派模型进行求解，找出最优引航员指派计划；本发明针对智能水滴算法启发性不足，容易陷入局部最优等缺点，提出了基于最优候选结点子群的选择策略，提高了搜索效率和算法精度。采用改进智能水滴算法，求解引航员指派模型，有效提高了求解结果的精度。

技术领域

本发明属于船舶引航调度技术领域，具体涉及一种船舶引航员指派方法。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，世界经济日益全球化和一体化,港口作为各国间货物运输的主要通道显得更加重要。借助港口城市的先天优势，航运物流成为沿海港口城市经济发展的引擎，引航质量在一定程度上代表着港口的对外开放程度和市场竞争能力，同时引航调度能力也决定着引航服务效果和港口形象。

引航员资源是港口的核心资源之一，引航员指派问题属于NP难的组合优化问题，非常适合采用智能优化算法进行求解。目前应用于组合优化的算法主要有局部搜索法，模拟退火算法，遗传算法，神经网络等。

智能水滴算法是一种新型群智能算法，模拟自然界水流和泥沙相互作用形成水道的原理。智能水滴算法具有正反馈机制和较强的鲁棒性。已经成功应用在一些组合优化问题上，像旅行商问题、调度问题、车辆路径规划问题等，但是智能水滴算法存在启发性不足和容易陷入局部最优的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：船舶引航调度过程中，引航员指派模型求解精度不高、求解时间长。

为解决上述技术问题，本发明提出一种基于改进智能水滴算法的引航员指派方法，包括如下步骤：

步骤(1a)：建立本地数据库，进行数据预处理，具体步骤为：

(1a1)读入船舶信息，根据船舶信息确定船舶引航任务所需引航员数量M、引航员等级信息；

(1a2)读入可参与指派的引航员人数N、各引航员等级、昨天工作情况、当月已完成工时数；求得可参与指派的引航员各等级人数；

步骤(1b)：根据问题描述，确定问题约束条件，建立引航员指派模型；

步骤(1c)：基于改进智能水滴算法对引航员指派模型进行求解，得到最优引航员指派计划；

步骤(1d)：根据确定的最优引航员指派计划进行引航员指派。

其中，步骤(1b)，根据问题描述，确定问题约束条件，建立引航员指派模型；具体步骤为：

2a)建立引航员指派模型包括以下限制条件：

(2a1)指派引航员的等级应高于或等于引航任务所需引航员等级；指派引航员的等级高于引航任务需求引航员的等级将产生引航员指派等级分配过高费用；

(2a2)根据引航员指派过程中引航员的疲劳程度，优先指派疲劳等级低的引航员，疲劳等级高的引航员将产生较高疲劳等级附加费用；

(2a3)根据引航员指派过程中引航员已工作时间，优先指派已工作时间少的引航员，以保持各同等级引航员总工作时间相同或最接近；

(2a4)一个引航员只能服务一个引航任务；

(2b)根据以上条件，建立引航员指派模型如下：