本发明属于船舶调度领域，具体地说，本发明涉及一种船舶泊场自动互联调度方法及系统。
背景技术：
1、船舶泊场泊位的调度是指当船舶进入泊场时，控制船舶在合适的泊位停泊，同时合理地管理船舶的出入。在泊位的停泊期间，船舶需要通过锚链或锚绳固定在海底，以避免漂移和保持稳定的位置。船舶泊场泊位的调度旨在确保船舶在锚地停泊期间安全、稳定地停泊，同时避免与其他船舶或设施发生碰撞。
2、船舶泊场泊位的调度通常需要实时监控以应对突发情况：对船舶进行实时监控，及时发现并应对可能影响锚地停泊安全的情况，如恶劣天气、漂移风险等。
3、对比文件(cn115577816a)公开了一种锚地智能调度方法、系统及设备，涉及锚地指泊技术领域。其包括：获取第一待停泊船只的第一预约停泊信息，所述第一预约停泊信息包括第一预约进场时间及第一预约离场时间；基于所述第一预约停泊信息，匹配第一预约锚位信息，所述第一预约锚位信息包括第一预约锚位位置、第一预约锚位起始时间及第一预约锚位结束时间，所述第一预约锚位起始时间在所述第一预约进场时间之前，所述第一预约锚位结束时间在所述第一预约离场时间之后；判断是否匹配成功；若匹配成功，则发送所述第一预约船锚位置至所述第一待停泊船只处，以使得所述第一待停泊船只进行停泊。本技术具有降低锚位不能及时释放及批出，影响锚位的正常使用可能性的效果。
4、但是该对比文件只是单纯的进行预约排序停泊准入准出，没有根据需要停泊的船只大小、对锚地区域和码头停靠区域没有进行动态划分的能力；无法适应获取实时船舶到达和离开情况，导致锚地利用率低。为此本发明提出了一种船舶泊场自动互联调度方法及系统。
技术实现思路
1、本发明旨在克服现有技术的不足，提出了一种船舶泊场自动互联调度方法及系统，以达到以下目的：考虑到泊位需求和安全性，通过计算船舶泊场泊位的最优泊位布局实现自动互联调度，同时支持泊位的动态调整。
2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种船舶泊场自动互联调度方法，所述方法包括以下步骤：
3、s1、获取当前船舶泊场的环境数据以及船舶信息，所述船舶信息包括当前已到达泊场但未停泊船舶的信息、以及未到达船舶的船舶预约信息；
4、s2、将泊位划分为立方体网格单元，每个单元的大小根据该泊位允许停泊的最小船舶的安全间距确定；
5、s3、根据船舶泊场的历史停泊数据和当前所述的船舶信息进行泊位初步布局，其中，为预约成功的船舶保留泊位；同时，优先分配大型船舶的位置，然后分配中型和小型船舶的位置；
6、s4、使用整数线性规划模型定义优化目标函数和约束条件对所述泊位初步布局进行优化并采用整数线性规划求解器求解得到最优泊位布局方案；
7、s5、泊场根据所述最优泊位布局方案进行泊位布局并引领对应船舶到达对应泊位。
8、优选的，所述环境数据包括：当前泊场中已停泊的船舶位置和数量；泊场的进出口和航道位置；每个泊位的宽度、长度和深度；泊场的环境条件，所述环境条件包括风速、潮流、浪高。
9、优选的，所述当前已到达泊场但未停泊船舶的信息、以及未到达船舶的船舶预约信息均包括船舶类型、船舶尺寸、船舶的最小安全间距、是否为预约成功的船舶。
10、优选的，在所述步骤s4中，所述目标函数表示如下：
11、maximizeα(elnl+emnm+esns)-β∑i,jyi,j；
12、其中，α为权重系数，表示收益部分在目标函数中的重要性；el表示大型船舶的平均收益，nl表示大型船舶的数量；em表示中型船舶的平均收益，nm表示中型船舶的数量；es表示小型船舶的平均收益，ns表示小型船舶的数量；β表示泊位调整次数的权重系数，∑i,jyi,j表示所有泊位的调整次数总和，(i,j)表示泊位的位置坐标；maximizeα(elnl+emnm+esns)表示最大化船舶收益；β∑i,jyi,j表示泊位调整次数的惩罚，用于最小化泊位调整次数。
13、优选的，所述约束条件为：
14、(1)泊位分配约束，用于确保所有船舶都分配到泊位，通过公式表示如下：
15、∑(i,j)∈allowedxi,j＝nl+nm+ns；
16、其中，xi,j表示泊位(i,j)是否被分配船舶的二元变量；allowed表示允许分配船舶的泊位集合；nl表示大型船舶的数量；nm表示中型船舶的数量；ns表示小型船舶的数量；
17、(2)泊位容纳能力约束，通过公式表示如下：
18、
19、其中，ci,j表示泊位(i,j)的容纳能力，即泊位对于船舶的类型和尺寸限制；
20、(3)安全间距约束，通过公式表示如下：
21、
22、其中，di,j表示泊位(i,j)和其他泊位之间的安全间距，d表示最小安全间距；
23、(4)泊位调整次数约束，通过公式表示如下：
24、ts＝∑i,jyi,j；
25、其中，ts表示总泊位调整次数；yi,j表示泊位(i,j)的调整次数；
26、(5)变量约束，通过公式表示如下：
27、nl,nm,ns≥0；
28、其中，nl表示大型船舶的数量；nm表示中型船舶的数量；ns表示小型船舶的数量。
29、优选的，在进行泊位布局之前，所述方法还包括对泊场泊位进行动态调整，所述动态调整机制为：在没有大型船舶到达时，将大型船舶的泊位位置重新分配给多个小型或中型船舶，具体地，每当有船舶到达泊场但未停泊或进行预约时，获取对应的船舶信息，并根据所述船舶信息对接纳该船舶前后实际的收益金额和预测的收益金额进行加权计算，实际的收益金额和预测的收益金额的权重分别预先设定；对比接纳该船舶前后的加权计算结果，选择收益更高的方案并执行。
30、优选的，本发明所述方法还为预约成功的船舶设置等待时间，当预约成功的船舶没有在等待时间内到达泊场时，将为其预留的泊位释放。
31、同时，本发明还根据上述的一种船舶泊场自动互联调度方法提出了一种船舶泊场自动互联调度系统，所述系统包括中央控制中心、船舶数据管理中心、传感器网络、通信设备，其中：
32、所述中央控制中心用于接收并处理系统各部分上传的实时数据以计算最优泊位布局方案，同时支持泊位的动态调整；
33、所述船舶数据管理中心用于在接收和管理船舶信息后上传给所述中央控制中心；
34、所述传感器网络用于实时收集船舶泊场的环境数据并上传给所述中央控制中心；
35、所述通信设备用于实现系统各部分之间数据通信，还用于所述系统与船舶之间的通信。
36、优选的，所述系统还包括显示设备，用于根据所述中央控制中心的最优泊位布局方案实时显示泊场泊位状态和船舶信息。
37、优选的，所述船舶数据管理中心包括自动识别系统ais，用于实时接收船舶信息；所述传感器网络包括gps、环境传感器，其中，所述gps用于实时监控泊场内的船舶位置，所述环境传感器用于监测泊场的环境条件，所述环境条件包括风速、潮流、浪高。
38、本发明的技术效果为：(1)最大化泊位利用率：本发明采用整数线性规划或混合整数线性规划方法优化船舶泊位布局，能够最大化锚地或港口的泊位利用率。通过精确计算和动态调整，有效地利用每个泊位的空间，提高了停泊船舶数量。(2)安全性保障：在考虑船舶尺寸、安全间距和环境条件的基础上，本发明确保船舶之间、船舶与边界或航道之间的最小安全距离，减少了碰撞和意外事件的风险，提升了泊位管理的安全性。同时考虑到了船舶的吃水深度等问题，将泊位转化为立方体方格，考虑到不同汛期由于水位变化导致的容纳大型船舶能力的改变。(3)灵活的动态调整：本发明具备实时监控船舶到达和离开情况的能力，可以根据实际需求动态调整船舶的停泊位置。例如，当没有大型船舶到达时，可以重新分配大型船舶的位置给多个小型或中型船舶，灵活应对不同泊位需求。(4)优化管理效率：引入优化模型和求解器后，可以自动化、高效地管理泊位分配。减少了人工干预的需要，提升了管理效率和运营成本的节约。
1.一种船舶泊场自动互联调度方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
2.根据根据权利要求1所述的一种船舶泊场自动互联调度方法，其特征在于：所述环境数据包括：当前泊场中已停泊的船舶位置和数量；泊场的进出口和航道位置；每个泊位的宽度、长度和深度；泊场的环境条件，所述环境条件包括风速、潮流、浪高。
3.根据根据权利要求1所述的一种船舶泊场自动互联调度方法，其特征在于：所述当前已到达泊场但未停泊船舶的信息、以及未到达船舶的船舶预约信息均包括船舶类型、船舶尺寸、船舶的最小安全间距、是否为预约成功的船舶。
4.根据权利要求1所述的一种船舶泊场自动互联调度方法，其特征在于：在所述步骤s4中，所述目标函数表示如下：
5.根据权利要求1或4所述的一种船舶泊场自动互联调度方法，其特征在于：所述约束条件为：
6.根据权利要求1所述的一种船舶泊场自动互联调度方法，其特征在于：在进行泊位布局之前，所述方法还包括对泊场泊位进行动态调整，所述动态调整机制为：在没有大型船舶到达时，将大型船舶的泊位位置重新分配给多个小型或中型船舶，具体地，每当有船舶到达泊场但未停泊或进行预约时，获取对应的船舶信息，并根据所述船舶信息对接纳该船舶前后实际的收益金额和预测的收益金额进行加权计算，实际的收益金额和预测的收益金额的权重分别预先设定；对比接纳该船舶前后的加权计算结果，选择收益更高的方案并执行。
7.根据权利要求1所述的一种船舶泊场自动互联调度方法，其特征在于：为预约成功的船舶设置等待时间，当预约成功的船舶没有在等待时间内到达泊场时，将为其预留的泊位释放。
8.一种船舶泊场自动互联调度系统，其特征在于：所述系统根据所述权利要求1-7任一项所述的一种船舶泊场自动互联调度方法进行构建，所述系统包括中央控制中心、船舶数据管理中心、传感器网络、通信设备，其中：
9.根据权利要求8所述的一种船舶泊场自动互联调度系统，其特征在于：所述系统还包括显示设备，用于根据所述中央控制中心的最优泊位布局方案实时显示泊场泊位状态和船舶信息。
10.根据权利要求8或9所述的一种船舶泊场自动互联调度系统，其特征在于：所述船舶数据管理中心包括自动识别系统ais，用于实时接收船舶信息；所述传感器网络包括gps、环境传感器，其中，所述gps用于实时监控泊场内的船舶位置，所述环境传感器用于监测泊场的环境条件，所述环境条件包括风速、潮流、浪高。
