本發(fā)明涉及電子信息技術領域，尤其涉及一種散雜貨港口堆場智能調度系統(tǒng)和方法。

背景技術：

隨著經(jīng)濟一體化、全球化趨勢的發(fā)展，我國國民經(jīng)濟和對外貿易迅速增加，散雜貨運輸量呈現(xiàn)較高的增長態(tài)勢?？焖偕仙纳㈦s貨輸運要求和客戶需求的日趨多樣化在給港口企業(yè)帶來機遇的同時也給港口服務能力帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此，利用好港口現(xiàn)有的設施資源，釆用現(xiàn)代化物流管理模式，增強港口信息化建設和應用水平，以緩解港口吞吐量壓力，提高裝卸作業(yè)效率、服務能力將成為我國散雜貨港口進一步發(fā)展的關鍵。而堆場調度是港口企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的核心業(yè)務之一，由于堆場資源極度緊缺以及貨物堆存地點選擇的多樣性，根據(jù)貨物的屬性和堆場特點，合理進行堆位分配可以有效提高港口作業(yè)效率和優(yōu)勢堆場利用率，降低碼頭的作業(yè)復雜度，減少港方轉棧作業(yè)量，對降低散雜貨港口作業(yè)成本，提高港口生產(chǎn)能力有著重要意義。因此，散雜貨港口堆場智能調度系統(tǒng)的應用將成為必然趨勢。

技術實現(xiàn)要素：

為了提高散雜貨港口作業(yè)效率、降低散雜貨港口的作業(yè)成本，本發(fā)明提供一種散雜貨港口堆場智能調度系統(tǒng)，該系統(tǒng)為散雜貨港口提供來港貨物基于不同偏好的多種堆位分配方案，提高堆場調度的實時性、合理性和統(tǒng)籌性，解決目前散雜貨港口在進行堆位分配時過分依賴人工經(jīng)驗、缺乏全面考慮等問題。所述技術方案如下：

一種散雜貨港口堆場智能調度系統(tǒng)，包括：對港口堆場調度相關的基礎數(shù)據(jù)進行管理的基礎數(shù)據(jù)管理模塊，所述基礎數(shù)據(jù)模塊包括雙目攝像頭、RFID標簽和讀寫器、車載和手持終端、GPS移動站和基準站；對港口與堆場調度相關的實時生產(chǎn)業(yè)務信息進行管理的業(yè)務數(shù)據(jù)管理模塊，根據(jù)港口基礎數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)以計算某一票貨物放置在某一堆位的適合程度，且為港口堆場調度人員在進行堆位調整時提供決策支持的堆位匹配度智能評價模塊，根據(jù)港口基礎數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)為堆場調度用戶提供基于不同偏好的堆位分配計劃的堆場智能調度管理模塊。

進一步的，所述基礎數(shù)據(jù)管理模塊包括堆位基礎信息管理模塊、泊位基礎信息管理模塊、疏運方式管理模塊、作業(yè)方式管理模塊、貨類管理模塊和港口業(yè)務規(guī)則管理模塊；

所述業(yè)務數(shù)據(jù)管理模塊包括大船預確報管理模塊、艙單管理模塊和庫場理貨單管理模塊；

所述堆位匹配度智能評價模塊包括近期疏運量預測模塊和堆位匹配度智能評價模塊；

所述堆場智能調度管理模塊包括堆場智能分配計劃模塊。

進一步的，使用權利要求1或2所述的散雜貨港口堆場智能調度系統(tǒng)，執(zhí)行如下步驟，包括底層數(shù)據(jù)維護、生成知識庫、規(guī)則庫文件、生成貨物堆場分配方案和查看、修改自動生成的分配方案。

進一步的，所述底層數(shù)據(jù)維護包括：

系統(tǒng)管理員根據(jù)用戶所屬部門職能為系統(tǒng)用戶個性化分配功能與對應權限，系統(tǒng)用戶主要包括數(shù)據(jù)管理用戶、生產(chǎn)業(yè)務用戶和港口堆場調度用戶；

港口生產(chǎn)業(yè)務用戶通過業(yè)務用戶接口，對系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)進行維護，其中系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)包括港口規(guī)則、基礎數(shù)據(jù)以及實時業(yè)務數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)管理用戶對發(fā)生變化的港口基礎設施、硬件設備或裝卸工藝進行維護，維護數(shù)據(jù)包括堆位信息、泊位信息、作業(yè)機械信息、疏運方式基礎信息、裝卸方式基礎信息；

數(shù)據(jù)管理用戶對港口及水運業(yè)務規(guī)則發(fā)生變化或擴充時的相關規(guī)則和術語進行設置和維護；

生產(chǎn)業(yè)務數(shù)據(jù)是系統(tǒng)用于堆場調度決策的基礎，生產(chǎn)業(yè)務用戶根據(jù)實時獲得的信息進行系統(tǒng)錄入或修改，實現(xiàn)包括裝卸貨信息管理、大船預確報管理和艙單管理的功能；

當大船預確報、船單和理貨單的作業(yè)信息錄入系統(tǒng)后，堆場調度用戶通過點擊大船預約報界面“堆位分配”按鈕開啟堆位智能分配計劃功能。

進一步的，所述生成知識庫、規(guī)則庫文件包括：

系統(tǒng)在構建港口綜合物流交叉領域本體與對應專家系統(tǒng)知識庫時使用RacerPro1.9作為知識推理機，選擇Jess作為系統(tǒng)的實例推理機，用于實現(xiàn)港口本體堆場實例和貨物實例之間的匹配推理；

通過底層數(shù)據(jù)的作業(yè)信息錄入，在進行裝卸作業(yè)和堆位分配時，系統(tǒng)利用已存儲的知識，按照設定的規(guī)則和條件，進行智能推理；

系統(tǒng)將信息自動轉化成堆場調度所需要的本體知識庫、本體實例庫以及規(guī)則庫文件。

進一步的，所述生成貨物堆場分配方案和查看包括：

系統(tǒng)根據(jù)知識庫和規(guī)則庫數(shù)據(jù)，利用實例推理機和多種智能算子生成多目標優(yōu)化下的貨物堆場分配方案；

系統(tǒng)通過堆位匹配度智能評價模塊中的近期疏運量預測模塊使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡進化算法進行短期疏運量預測。

進一步的，堆場調度用戶查看系統(tǒng)計算得到的所有堆位計劃，并根據(jù)當時港口作業(yè)環(huán)境或不同偏好從中進行選擇，通過保存按鈕對選中方案進行保存，根據(jù)實際情況對生成的計劃進行調整。

進一步的，堆位匹配度智能評價模塊包含兩種方式：

(1)用戶選中需要安排堆位的貨物并給定模擬分配堆位，系統(tǒng)通過本體實例推理和規(guī)則計算，給出匹配度計算結果和相關依據(jù)；

(2)用戶選中需要安排堆位的貨物，并點擊查看所有堆位匹配度按鈕，系統(tǒng)根據(jù)條件自動推理得到所有可存放堆位編碼，并逐一根據(jù)規(guī)則計算匹配度，最后將計算結果和依據(jù)展示給用戶。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明所述的散雜貨港口堆場智能調系統(tǒng)和方法可幫助散雜貨港口實現(xiàn)基于調度規(guī)則和優(yōu)化指標的智能調度，為散雜貨港口提供來港貨物基于不同偏好的多種堆位分配方案，不但可以減輕調度人員的工作量，而且還能提高堆場調度計劃的實時性、合理性和統(tǒng)籌性，提高港口及整條供應鏈的作業(yè)效率，降低港方轉棧量和作業(yè)成本，提高客戶滿意度，解決目前散雜貨港口在進行堆位分配時過分依賴人工經(jīng)驗、缺乏全面考慮等問題。通過多種技術框架體系和關鍵技術的聯(lián)合應用，進一步提高了系統(tǒng)的高效性、可擴展性、實用性和安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明模塊結構框圖；

圖2為本發(fā)明工作流程圖。

具體實施方式

本發(fā)明的散雜貨港口堆場智能調度系統(tǒng)核心功能是根據(jù)港口基礎信息、業(yè)務規(guī)則以及實時生產(chǎn)業(yè)務數(shù)據(jù)，為港口堆場調度人員提供計劃天數(shù)內來港大船卸貨堆位分配方案，如附圖1所示，包括：基礎數(shù)據(jù)管理模塊、業(yè)務數(shù)據(jù)管理模塊、堆位匹配度智能評價模塊和堆場智能調度管理模塊。所述的基礎數(shù)據(jù)管理模塊主要包括堆位基礎信息管理模塊、泊位基礎信息管理模塊、疏運方式管理模塊、作業(yè)方式管理模塊、貨類管理模塊和港口業(yè)務規(guī)則管理模塊。所述的業(yè)務數(shù)據(jù)管理模塊主要包括大船預確報管理模塊、艙單管理模塊和庫場理貨單管理模塊。所述的堆位匹配度智能評價模塊主要包括近期疏運量預測模塊和堆位匹配度智能評價模塊。所述的堆場智能調度管理模塊包括堆場智能分配計劃模塊。

所述的基礎數(shù)據(jù)管理模塊主要是對港口堆場調度相關的基礎數(shù)據(jù)進行管理，港口業(yè)務人員可查看相關信息，并根據(jù)港口硬件設施、作業(yè)規(guī)則的變動進行增加、修改或刪除操作；所述的業(yè)務數(shù)據(jù)管理模塊主要是對港口與堆場調度相關的實時生產(chǎn)業(yè)務信息進行管理，港口業(yè)務人員可查看相關信息，并根據(jù)實時生產(chǎn)信息進行增加、修改或刪除操作；所述的堆位匹配度智能評價模塊主要是根據(jù)港口基礎數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)，計算某一票貨物放置在某一堆位的適合程度，是進行合理堆場調度的基礎，也可為港口堆場調度人員在進行堆位調整時提供決策支持；所述的堆場智能調度管理模塊是散雜貨港口堆場智能調度系統(tǒng)的核心功能，系統(tǒng)根據(jù)港口基礎數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)，以提高裝卸效率、降低裝卸成本為目標，為堆場調度用戶提供基于不同偏好的堆位分配計劃。

基礎數(shù)據(jù)管理模塊用到的硬件設備有雙目攝像頭、RFID標簽和讀寫器、車載和手持終端、GPS移動站和基準站等。使用雙目攝像頭實時提供貨物堆存信息，結合RFID標簽和讀寫器進行貨物的管理；通過雙目攝像頭與車載和手持終端監(jiān)控車輛信息，對疏運方式管理進行實時反饋；使用雙目攝像頭與GPS移動站和基準站對堆位信息和泊位信息進行實時監(jiān)控與核對，避免裝卸的貨物種類或位置出錯。

按照提單、堆位等指標統(tǒng)一發(fā)放RFID標簽，并將貨物提單號、規(guī)格、數(shù)量等重要信息寫進RFID標簽，將貨物和RFID標簽相互綁定。堆存貨物的堆場或倉庫區(qū)域放置可以自動讀取貨物信息的RFID讀取器，貨物被運進堆場或倉庫時，其基本信息被讀取后可以經(jīng)無線網(wǎng)絡傳輸至后臺一個大的數(shù)據(jù)庫，進而自動生成庫場理貨單。

匹配度智能評價模塊主要是通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡進化算法對近期疏運量進行預測，根據(jù)本體實例推理，得到貨物和堆位的約束集合，之后應用帶精英策略的快速非支配排序遺傳算法NSGAII算法進行堆位分配迭代計算，得出堆位匹配度的，沒有什么硬件設備。

“堆位分配”的按鈕和保存按鈕，是基于J2EE—MVC和Spring的技術框架體系，并利用其中RCP、Protégé、Jess等核心技術、開發(fā)工具和實現(xiàn)方式實現(xiàn)的。

本系統(tǒng)釆用了J2EE—MVC三層設計框架。J2EE框架是基于“平臺無關”的Java語言而開發(fā)的企業(yè)級解決方案框架，可以在任意操作系統(tǒng)上運行。參考J2EE—MVC框架分布式的應用模型及Protégé和Jess等推理工具接口形式，結合應用Spring開源框架，開發(fā)平臺使用MyEclipes6.0。

MVC設計模式是J2EE框架中最為經(jīng)典的一種，它將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展示、傳輸控制和業(yè)務邏輯處理分開，使各層的任務及重點更為突出，便于開發(fā)和維護。

Protégé提供了眾多插件擴展功能，如基于OWLviz和Ontoviz等的圖形化工具，基于Racerpro、Jess等推理工具的集成接口等。它可以提供一個圖形及交互式的本體設計開發(fā)環(huán)境，具有極強的互操作性。本系統(tǒng)使用Protégé作為港口綜合物流領域本體知識庫的開發(fā)工具，并通過集成的Racerpro、Jess等推理工具實現(xiàn)知識庫校驗和實例推理。

本發(fā)明的散雜貨港口堆場智能調度系統(tǒng)工作流程如下：底層數(shù)據(jù)維護→生成知識庫、規(guī)則庫文件→生成貨物堆場分配方案→查看、修改自動生成的分配方案。

(1)底層數(shù)據(jù)維護

系統(tǒng)管理員可以根據(jù)用戶所屬部門職能為系統(tǒng)用戶個性化分配功能與對應權限，分權限管理可以提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全，避免系統(tǒng)用戶跨權限操作。通過系統(tǒng)管理員分配的權限，港口生產(chǎn)業(yè)務人員可通過業(yè)務用戶接口，對系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)進行維護，其中包括港口規(guī)則、基礎數(shù)據(jù)以及實時業(yè)務數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)用戶主要包括數(shù)據(jù)管理用戶、生產(chǎn)業(yè)務用戶和港口堆場調度用戶。

當港口基礎設施、硬件設備或裝卸工藝發(fā)生變化時，數(shù)據(jù)管理用戶用戶可以對其進行維護，主要包括堆位信息、泊位信息、作業(yè)機械信息、疏運方式基礎信息、裝卸方式基礎信息等功能。

當港口及水運業(yè)務規(guī)則發(fā)生變化或擴充時，數(shù)據(jù)管理用戶可以對相關規(guī)則和術語進行設置和維護。

生產(chǎn)業(yè)務數(shù)據(jù)是系統(tǒng)用于堆場調度決策的基礎，業(yè)務人員需要根據(jù)實時獲得的信息進行系統(tǒng)錄入或修改，主要包括裝卸貨信息管理、大船預確報管理和艙單管理等功能。

當大船預確報、船單和理貨單等作業(yè)信息錄入系統(tǒng)后，堆場調度人員通過點擊大船預約報界面“堆位分配”按鈕開啟堆位智能分配計劃功能。

(2)生成知識庫、規(guī)則庫文件

本系統(tǒng)將本體知識表示方法應用于專家系統(tǒng)的知識表達和推理中，用于構建散雜貨港口堆場調度系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)結構，并實現(xiàn)基于調度規(guī)則、約束條件的相關推理。本系統(tǒng)在構建港口綜合物流交叉領域本體與對應專家系統(tǒng)知識庫時使用RacerPro1.9作為知識推理機，選擇目前應用最為成熟的Jess作為系統(tǒng)的實例推理機，主要用于實現(xiàn)港口本體堆場實例和貨物實例之間的匹配推理。

通過底層數(shù)據(jù)的作業(yè)信息錄入，在進行裝卸作業(yè)和堆位分配時，為滿足復雜的業(yè)務規(guī)則和限制條件，系統(tǒng)通過利用已存儲的知識，按照設定的規(guī)則和條件，進行有效的智能推理。系統(tǒng)將信息自動轉化成堆場調度所需要的本體知識庫、本體實例庫以及規(guī)則庫文件。

(3)生成貨物堆場分配方案

系統(tǒng)可根據(jù)知識庫和規(guī)則庫數(shù)據(jù)，利用實例推理機和多種智能算子生成多目標優(yōu)化下的貨物堆場分配方案。這一階段工作的主要是堆位匹配度智能評價模塊，貨物的近期預計疏運量是影響散雜貨貨物堆位匹配度的一個重要指標，系統(tǒng)通過堆位匹配度智能評價模塊中的近期疏運量預測模塊使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡進化算法進行短期疏運量預測。

堆位匹配度智能評價模塊包含兩種方式：一種是用戶選中需要安排堆位的貨物并給定模擬分配堆位，系統(tǒng)通過本體實例推理和規(guī)則計算，給出匹配度計算結果和相關依據(jù)；另一種是用戶選中需要安排堆位的貨物，并點擊查看所有堆位匹配度按鈕，系統(tǒng)根據(jù)條件自動推理得到所有可存放堆位編碼，并逐一根據(jù)規(guī)則計算匹配度，最后將計算結果和依據(jù)展示給用戶。

(4)查看、修改自動生成的分配方案

港口堆場調度用戶，負責生成、查看、修改堆場計劃，并具有查看港口基礎信息、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的權限。

港口堆場調度人員可通過調度用戶接口，對自動生成的方案進行查看、保存或修改等操作。

堆場智能調度管理模塊根據(jù)港口基礎數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)，為堆場調度用戶提供基于不同偏好的堆位分配計劃。系統(tǒng)首先根據(jù)本體實例推理，得到貨物和堆位的約束集合，之后應用帶精英策略的快速非支配排序遺傳算法NSGAII算法進行堆位分配迭代計算，最后將得到的所有Pareto最優(yōu)解展示給用戶。用戶可以查看系統(tǒng)計算得到的所有堆位計劃，并根據(jù)當時港口作業(yè)環(huán)境或不同偏好從中進行選擇，通過保存按鈕可以對選中方案進行保存，調度用戶也可根據(jù)實際情況對生成的計劃進行調整。

本發(fā)明方案還具有以下特點：

鑒于散雜貨港口生產(chǎn)業(yè)務的復雜性，以及在堆場調度的過程中包含著大量的知識、規(guī)則和經(jīng)驗，本系統(tǒng)應用本體作為知識的描述語言，并實現(xiàn)基于本體的堆場調度相關規(guī)則和約束的推理。

該系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示層采用基于Eclipse的RCP(Rich Client Platform,富客戶端)架構。Eclipse RCP是一個開發(fā)富客戶端的應用框架，能為用戶提供一個功能強大的、快速的、可擴展的平臺。

本系統(tǒng)還利用Spring的事物處理機制，將管理業(yè)務邏輯層的程序包裝在事務代理中，在處理發(fā)生異常的時候，自動實現(xiàn)事務反轉，以確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

對于數(shù)據(jù)展示層和業(yè)務邏輯層之間的數(shù)據(jù)交互，采用Spring中的Httpinvoker框架，RCP客戶端通過Httpinvoker完成對業(yè)務邏輯層中暴露的方法調用。

使用Protege作為港口綜合物流領域本體知識庫的開發(fā)工具，并通過集成的Racerpro、Jess等推理工具實現(xiàn)知識庫校驗和實例推理。

基礎數(shù)據(jù)管理模塊以散雜貨港口綜合物流本體為基礎，通過Ontology Generate Bean插件完成本體和J2EE框架的映射，并通過RCP界面與用戶進行交互.

智能性：散雜貨港口堆場智能調度系統(tǒng)可通過存儲的知識和規(guī)則，應用遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡等進化算法，模擬人類專家對實際問題進行處理，為堆場調度人員提供多種堆位分配解決方案。

可擴展性：散雜貨港口堆場智能調度系統(tǒng)采用插件式開發(fā)模式，各模塊通過預先設定的接口進行交互，當某一模塊發(fā)生變化或者新增某一功能時，只需對相關聯(lián)模塊的接口進行調整。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明披露的技術范圍內，根據(jù)本發(fā)明的技術方案及其發(fā)明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。