[发明专利]一种接力式吊运路径规划和调度方法

说明书

本发明属于货物吊运路径规划和调度领域，公开了一种接力式吊运路径规划和调度方法，具体步骤为：根据所有需吊运的最优货物路径信息，建立路径库和交叉点库；根据工程现场的实际吊运装置安装情况，设置吊运装置群坐标；根据待吊运货物的起点坐标、终点坐标、优先级和货物属性规划出所有的吊运路径；对每一条吊运路径进行比较判断，选择出最优吊运路径吊运待吊运货物。本发明增加多路径交叉问题解决方案，更好的提升优化效率；增加了优先级选择，方便了多任务之间的群控；建立路径库，在意见规划的路径基础上进行选择，有效降低了路径规划复杂度；本发明对单吊运装置控制系统而言，系统能效显著提升。

技术领域

本发明属于货物吊运路径规划和调度领域，具体涉及一种接力式吊运路径规划和调度方法。

背景技术

作为施工现场运输提升建筑材料的关键特种设备，吊运装置目前广泛应用于建筑工程施工过程，特别是在高层建筑、异形建筑等工程量密集的中心城市区域。吊运装置的作业时间不仅直接影响施工进度、工期成本，并且会对设备自身健康以及施工现场带来巨大的安全隐患。目前，吊运装置驾驶人员和现场调度人员往往根据个人主观经验管理吊运装置工作过程，没有形成规范的作业计划以及科学的理论体系。因此，施工现场迫切需求优化吊运装置服务序列，减少作业流程时间，提升吊运装置作业效率，该研究具有工程应用价值与理论意义。当前，国内外有关吊运装置提升作业的相关研究可分为两类：吊运装置的布局优化研究和吊运装置提升过程中效率的研究。Zhang 等提出一种确定吊运装置最优位置的方法，通过定位吊钩总运动时间最小的点来优化位置。Tam 等提出一种利用遗传算法（GA）和人工神经网络（ANN）确定最优吊运装置位置，即总成本最小点的方法（总成本=移动时间×所需成本）。Sacks 等设计一种方法，将监测设备安装在吊运装置上，自动收集数据并将数据应用于项目管理。近年来，越来越多的吊运装置管理研究使用了建筑信息模型（BIM）。Lee 等设计一种吊运装置导航系统，该系统利用BIM 对吊运装置操作人员不可见的起重物料进行导航，并开发一种利用传感器和摄像机实时监测下降物料位置来优化吊运装置物料升降的方法。已有的研究成果中大多围绕吊运装置布局、吊运装置监控、吊运装置提升量等方面。2014 年，Zavichi 等首次提出吊运装置的服务序列问题（Crane Service SequenceProblem，CSSP），并将其转化为TSP（Traveling Salesman Problem）问题进行求解。Monghasemi 等基于博弈论方法，对起重机服务序列的等待时间进行了优化。以上方法均未能考虑物料运输过程中路径交叉的长距离情形，本发明重点考虑物料运输任务带有路径交叉的长距离路径情形，通过调度算法更好提升优化效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种接力式吊运路径规划和调度方法，适用于无人式、自动化、长距离、货物路径多且复杂的货物吊运路径规划和调度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种接力式吊运路径规划和调度方法，具体步骤为：

根据所有需吊运的最优货物路径信息，建立路径库和交叉点库；

根据工程现场的实际吊运装置安装情况，设置吊运装置群坐标；

根据待吊运货物的起点坐标、终点坐标、优先级和货物属性规划出所有的吊运路径；

对每一条吊运路径进行比较判断，选择出最优吊运路径吊运待吊运货物。

进一步地，所述建立路径库和交叉点库的具体步骤为：

根据工程现场的实际吊运装置安装情况设置吊运装置坐标，其坐标为坐标原点和吊装半径；

在吊运装置的圆域耦合的情况下，利用时间差或者空间差的方式实现吊运装置的自动防碰撞；

根据待吊运货物的吊运路径必经之路，设置吊运接力点，选择最优的吊运接力点，所述接力点即为交叉点；