[发明专利]基于无线分布式的最优化仪器预约与控制系统

摘要

本发明公开了一种基于无线分布式的最优化仪器预约与控制系统，涉及仪器预约与控制领域，包括支持用户在线预约的Web服务器；包括数据库服务器记录仪器使用及相关信息；包括控制管理站用于是接收来自仪器管理系统的仪器预约信息并将之通过无线方式采用轮循式通信协议向智能控制节点传送；包括智能控制节点通过无线方式接收来自控制管理站的仪器预约信息和用户身份信息；用户身份验证通过后自动开启仪器。

主权项

一种基于无线分布式的最优化仪器预约与控制系统，其特征在于：包括支持用户在线预约的Web服务器，用户通过网络在线预约，在预约成功后通过GSM短信告知用户；包括数据库服务器：记录仪器使用信息，供查询与分析仪器使用情况，为仪器管理决策服务；包括控制管理站：用于接收来自Web服务器的仪器预约信息并将之通过无线方式采用轮循式通信协议向智能控制节点传送；接收智能控制节点发送的仪器状态信息和用户验证信息；向门禁与预约发布站传送用户与预约信息；并向数据库服务器传送仪器状态信息和用户验证信息；包括智能控制节点，通过无线方式接收来自控制管理站的仪器预约信息和用户身份信息；用户身份验证通过后自动开启仪器，然后用户就可以使用仪器进行工作；接收仪器维护人员输入的仪器状态信息并通过无线方式传送到控制管理站；显示仪器当前状态、使用者和工作时间；其中，预约方式如下：用户在预约时，提交预约请求，包括需要的仪器种类和数量及这些仪器使用的前后关系；将仪器视为资源，算法根据当前资源现状和预约请求自动安排使用的仪器和时间；仪器使用视为资源满足条件下作业运行，仪器预约则是作业申请，故仪器设备预约实质是作业调度问题；基于此，建立如下数学模型：一个预约时段内，系统接收到n个作业申请J＝{J1,J2,…,Ji,…,Jn}，系统有m个仪器I＝{I1,I2,…,Ij,…,Im}；每个作业表示为Ji＝<Jie,Jid,pi>，其中Jie是作业名；Jid是一个按顺序请求仪器构成的一维向量,向量元素Qiy＝<Iiy,tiy>是一个二元组，Iiy为所需仪器且Iiy∈I,tiy为使用时长；pi是作业优先级；每种仪器表示为Ij＝{Nj,Tj}，其中Nj是仪器名，是仪器Ij可使用时段集合,其中uj为第j个仪器的时段数,Tjg＝<Tjgs,Tjgt>,Tjgs和Tjgt分别表仪器j可用时段g开始时间和时长；当一个作业需要仪器完全满足后，才给该作业分配仪器；xijk为作业Ji分配到仪器Ij时段Tjk，xijk＝1表示分配，xijk＝0表示未分配；X＝{x1,x2,…,xi…,xn}，xi为作业Ji的分配向量xi＝{xi1,xi2,…,xih,…,xim}，xih为作业Ji在仪器h的时段分配向量某作业Ji的仪器需求是否完全满足，可以通过下式进行判断：u(xi)=1-sign(V(Xi)-Σj=1mΣk=1ujxijk),---(1)]]>当该式等于0时，不满足；等于1时满足；作业Ji在完全满足仪器分配需要后，仪器分配满意度通过所分配各仪器使用开始时间差是否最小进行度量，作业Ji分配仪器的满意度表达式：v(xi)=Σj=1li-1Σk=1uj(xiIi,j+1kTIi,j+1ks-xiIijkTIijks),---(2)]]>得到实现最大使用效益FP(x)和最大满意度FT(x)数学模型：max{FP(x)=Σi=1npi×u(xi)},(3)min{FT(x)=Σi=1nv(xi)×u(xi)},(4)]]>s.t.Σi=1nxijktij≤tjkt,j=1...m,k=1...uj,---(5)]]>xij1+xij2+,...,+xijuj=1,i=1...n,j=i1,...,ili---(6)]]> xijk∈{0，1}，i＝1...n，j＝i1，...，ili，k＝1...uj.  (7)这里sign()为符号函数，(3)式表示仪器设备最大使用效益，(4)式表示最大用户满意度。