CN113570288B - 一种船用污水接收调度方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及船用污水接收调度领域，公开了一种船用污水接收调度方法和装置。待排放污水的船舶接收第一信息，确定第一区域，获得多个污水排放候选路径；基于多个污水排放候选路径接收第二信息，基于第一信息和第二信息从多个污水排放候选路径中确定初始污水排放路径和初始污水接收点；监测第一信息和第二信息的变化，确定条件变化等级，基于条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点。综合利用第一信息和第二信息选择最优的污水接收点并监测信息的动态变化，选择污水接收点时参考信息全面，在遇到拥堵、损坏等突发情况时，仍能够以最小的成本完成污水接收，自动、科学完成待排放污水船舶与污水接收点之间的调度，提高接收点综合使用效率，减少待接收船舶的综合移动距离和综合等待时间，降低了调度过程对人力的依赖。
Description
技术领域
本发明实施例涉及船舶调度技术领域，特别涉及船用污水接收调度领域。
背景技术
内河船舶污水已经成为最常见的船舶污染物，在世界各国的关注程度越来越高。《中华人民共和国防治船舶污染内河水域环境管理规定》要求，在内河水域航行、停泊和作业的船舶，不得违反法律、行政法规、规范、标准和交通运输部的规定向内河水域排放污染物，不符合排放规定的船舶污染物应当交由港口、码头、装卸站或者有资质的单位接收处理。因此，船舶所产生的污水均需转运上岸。
在船舶行驶路径上，通常设有多个污水接收点，供航运路上的船舶使用。现有技术中，污水接收点仍采用单向选择的方式，即由行驶的船舶根据自身污水排放需求直接前往最近的污水接收点进行排放。随着信息化手段的提高，部分船舶在前往污水接收点之前会与污水接收点取得联系，咨询接收意愿，以便顺利排放。然而现有技术中上述污水接收点的选择以及污水接收点的船舶调度仍主要采用人工经验判断的方式为主，污水接收点是否接收船舶污水考虑因素不够全面科学，容易产生误判，船舶调度过程缺乏科学依据；且在船舶向污水接收点行驶途中，对于突发情况的通知延迟，容易导致部分污水接收点拥堵、部分污水接收点空置，船舶等待时间较长，为排放污水绕行路径较远。急需一种能够自动实现船舶-污水接收点之间的调度以提高调度科学性，减少人的工作量，提高接收点综合使用效率，减少待接收船舶的综合移动距离和综合等待时间。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种船用污水接收调度方法和装置，自动、科学完成待排放污水船舶与污水接收点之间的调度，提高了污水接收调度的科学性和合理性，提高接收点综合使用效率，减少待接收船舶的综合移动距离和综合等待时间，降低了调度过程对人力的依赖。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种船用污水接收调度方法，具体包括如下步骤：
步骤S1：待排放污水的船舶接收第一信息，其中，所述第一信息用于确定可供所述待排放污水的船舶选择的多个候选污水接收点组成的区域；基于所述待排放污水的船舶的航行路线确定所述待排放污水的船舶途径的污水接收点，基于所述待排放污水的船舶的所述航行路线、航行数据和所述污水柜容量变化信息，确定所述待排放污水的船舶可以到达的范围，将所述待排放污水的船舶可以到达的范围中包含的污水接收点作为候选污水接收点，以所有候选污水接收点构成的区域作为所述第一区域；
步骤S2：所述待排放污水的船舶基于所述第一信息确定第一区域，所述第一区域为可供所述待排放污水的船舶选择的所述多个候选污水接收点组成的区域，获得到达所述第一区域中各个候选污水接收点的多个污水排放候选路径；
步骤S3：所述待排放污水的船舶基于所述多个污水排放候选路径接收第二信息，其中，所述第二信息用于从所述多个候选污水接收点中选择初始污水接收点；
步骤S4：基于所述第一信息和所述第二信息从所述多个污水排放候选路径中确定初始污水排放路径和初始污水接收点；
步骤S5：监测所述第一信息和所述第二信息的变化，基于所述第一信息和所述第二信息的变化确定条件变化等级，所述条件变化等级包括全局变化等级和局部变化等级，基于所述条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点；
其中，基于第一信息和第二信息计算污水接收点的接收规划动态调节系数，基于各个污水接收点的接收规划动态调节系数计算所述多个污水排放候选路径中各个污水排放候选路径的路径接收分值，基于路径接收分值确定初始污水排放路径和初始污水接收点。
优选的，所述各个候选污水接收点相关的信息包括各个候选污水接收点的污水池容量变化情况、各个候选污水接收点的预约使用情况、与各个候选污水接收点相关的监管要求信息；
所述各个污水排放候选路径的相关信息包括与各个污水排放候选路径相关的气象水文信息、与各个污水排放候选路径相关的水上交通信息。
优选的，所述第一信息至少包括所述待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息和所述待排放污水的船舶的航行路线，所述第二信息包括各个候选污水接收点相关的信息和各个污水排放候选路径的相关信息，基于路径接收分值确定初始污水排放路径和初始污水接收点，具体包括：选择路径接收分值最大的污水排放候选路径为所述初始污水排放路径，并将所述初始污水排放路径对应的污水接收点作为所述初始污水接收点。
优选的，所述步骤S4具体包括：
基于第一信息和第二信息计算所有污水接收点的接收规划动态调节系数，所述接收规划动态调节系数包括与待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息对应的船载污水柜动态调节系数、与各个候选污水接收点的污水池容量变化情况对应的岸基动态调节系数、与各个候选污水接收点相关的监管要求信息对应的港航规则动态调节系数、与各个污水排放候选路径相关的气象水文信息对应的气象水文动态调节系数、与各个污水排放候选路径相关的水上交通信息对应的交通动态调节系数；基于各个污水接收点的接收规划动态调节系数计算各个污水排放候选路径的路径接收分值。
优选的，计算所述船载污水柜动态调节系数：
，
是船舶污水柜收容量为
时的船载污水柜接收分值，
是系数，
为船舶污水柜的收容量平均变化速率，
为自船舶当前位置到达污水接收点的预计航行时间；
计算所述岸基动态调节系数：
，
是污水接收点收容量为
时的岸基接收分值，
是系数，
为污水接收点的收容量平均变化速率，
为自船舶当前位置到达污水接收点的预计航行时间；
计算所述港航规则动态调节系数
：根据监管要求信息确定监管要求信息的类别，基于监管要求信息的类别确定港航规则动态调节系数；
计算所述气象水文动态调节系数：
，
是气象恶劣状况为
时的气象水文动态调节系数，
是气象水文动态调节系数的计算常量，
为指数函数的底数；
计算所述交通动态调节系数：
，
是交通拥堵状况为
时的交通动态调节系数，
是交通动态调节系数的计算常量，
为指数函数的底数；
计算所述路径接收分值：
，其中
表示污水接收点的数目，
为正整数，
表示污水排放候选路径中单个路径最大污水接收点数目。
优选的，所述步骤S4具体包括：确定初始污水排放路径和初始污水接收点之后，待排放污水的船舶发出污水接收点预约请求，污水接收点根据待排放污水的船舶的优先级确定预约污水排放时间，基于预约污水排放时间和待排放污水的船舶的到达时间调整待排放污水的船舶的优先级。
优选的，所述基于所述第一信息和所述第二信息的变化确定条件变化等级，具体包括：若发生变化的信息包括待排放污水的船舶的航行路线，确定所述条件变化等级为所述全局变化等级；若为除待排放污水的船舶的航行路线外的其他信息发生变化，确定所述条件变化等级为所述局部变化等级。
优选的，所述基于所述条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点，具体包括：若所述条件变化等级为所述全局变化等级，重新计算各个污水接收点的接收规划动态调节系数，基于各个污水接收点的接收规划动态调节系数计算污水排放候选路径的路径接收分值；基于最新的路径接收分值获得最新信息下的最优接收路径作为备选污水排放路径，与之对应的污水接收点作为备选污水接收点。
优选的，所述基于所述条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点，具体包括：若所述条件变化等级为所述局部变化等级，计算发生变化的信息对应的动态调节系数并更新各个污水排放候选路径的路径接收分值；基于最新的路径接收分值获得最新信息下的最优接收路径作为备选污水排放路径，与之对应的污水接收点作为备选污水接收点。
本发明的实施方式还提供了一种船用污水接收调度装置，包括信息接收模块和接收路径计算模块，其中：
所述信息接收模块用于使待排放污水的船舶接收第一信息，基于所述待排放污水的船舶的航行路线确定所述待排放污水的船舶途径的污水接收点，基于所述待排放污水的船舶的所述航行路线、航行数据和所述污水柜容量变化信息，确定所述待排放污水的船舶可以到达的范围，将所述待排放污水的船舶可以到达的范围中包含的污水接收点作为候选污水接收点，以所有候选污水接收点构成的区域作为所述第一区域；所述待排放污水的船舶基于所述第一信息确定第一区域，获得到达所述第一区域中各个候选污水接收点的多个污水排放候选路径；所述待排放污水的船舶基于所述多个污水排放候选路径接收第二信息；
所述接收路径计算模块，用于基于所述第一信息和所述第二信息从所述多个污水排放候选路径中确定初始污水排放路径和初始污水接收点；监测所述第一信息和所述第二信息的变化，基于所述第一信息和所述第二信息的变化确定条件变化等级，所述条件变化等级包括全局变化等级和局部变化等级，基于所述条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点。
本发明实施方式相对于现有技术而言，本发明提供的船用污水接收调度方法和装置，待排放污水的船舶接收第一信息，以利用第一信息获得多个污水排放候选路径；并基于多个污水排放候选路径获得第二信息，以利用第二信息选择初始污水接收点，综合利用第一信息和第二信息从船舶航行路线上选择最优的污水接收点，选择污水接收点时同时参考了船舶、污水接收点和航行路线上的信息，参考信息全面，避免依赖人为经验选择污水接收点；此外，在初步确定污水接收点之后，本发明监测信息的动态变化，基于变化程度重新选择污水接收点，在遇到拥堵、损坏等突发情况时，仍能够以最小的成本完成污水接收，自动、科学完成待排放污水船舶与污水接收点之间的调度，提高了污水接收调度的科学性和合理性，提高接收点综合使用效率，减少待接收船舶的综合移动距离和综合等待时间，降低了调度过程对人力的依赖。
另外，在第一区域选择确定时，事先监督污水柜容量的变化情况，并准确预估污水柜容量变化，以在考虑船舶污水承载能力的情况下，根据船舶的实际情况减少了污水接收点的选择范围，在保证污水接收点符合船舶实际情况的同时，提高了污水接收点的选择效率。
另外，在污水接收点和污水接收路径的选择过程中，综合考虑污水排放过程中各个环节的外部信息，即综合考虑船舶、污水接收点和污水排放航行路线上的影响因素，提高污水接收点选择的科学性，以提高接收点综合使用效率；此外，本发明既考虑了变化规律、缓慢的容量变化等因素，又考虑了气象、交通、监管信息等突发性因素，避免船舶在前往排放污水的航线上，因突发情况而导致航线实际情况与预估情况不同，减少待接收船舶的综合移动距离和综合等待时间。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1是本发明实施例提供的一种船用污水接收调度方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种船用污水接收调度装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
本发明的第一实施方式涉及一种船用污水接收调度方法，可实现对待排放污水的船舶与污水接收点之间的智能调度。一种船用污水接收调度方法，如图1所示，具体包括如下步骤：
步骤S1：待排放污水的船舶接收第一信息，其中，第一信息用于确定可供待排放污水的船舶选择的多个候选污水接收点组成的区域。
对于有污水排放需求的船舶，首先利用接收模块接收多种信息，多种信息包括第一信息和第二信息，以便基于多种信息综合智能确定污水接收点。其中，第一信息用于确定可供待排放污水的船舶选择的多个候选污水接收点组成的区域，相对于直接在航行路线上的所有污水接收点之中确定污水接收点的方式，本发明基于第一信息从航行路线上的所有污水接收点中确定多个候选污水接收点组成的区域，减少了污水接收点的选择范围，提高了污水接收点的选择效率。
步骤S2：待排放污水的船舶基于第一信息确定第一区域，第一区域为可供待排放污水的船舶选择的多个候选污水接收点组成的区域，获得到达第一区域中各个候选污水接收点的多个污水排放候选路径。
待排放污水的船舶获取第一信息，基于第一信息确定了第一区域，第一区域为可供待排放污水的船舶选择的多个候选污水接收点组成的区域，第一区域中包括多个候选污水接收点，以当前船舶航行路线为依据，规划船舶位置到第一区域的多个候选污水接收点中的各个污水接收点的路径，作为待排放污水的船舶的多个污水排放候选路径，供在后步骤选择使用。
步骤S3：待排放污水的船舶基于多个污水排放候选路径接收第二信息，其中，第二信息用于从多个候选污水接收点中选择初始污水接收点。
待排放污水的船舶获得多个污水排放候选路径之后，分别获取多个污水排放候选路径的第二信息，即基于每个污水排放候选路径，获取与每个污水排放候选路径对应的第二信息，最终对于i条污水排放候选路径，获取了i组第二信息，每组第二信息包括多种信息，第二信息用于从多个候选污水接收点中选择初始污水接收点。在利用第一信息缩小可选范围的基础上，本发明基于与各个污水排放候选路径对应的第二信息中的多种信息综合确定对于当前信息的最佳污水接收点，作为初始污水接收点。
步骤S4：基于第一信息和第二信息从多个污水排放候选路径中确定初始污水排放路径和初始污水接收点。
待排放污水的船舶获得多个污水排放候选路径对应的多组第二信息后，基于第一信息和第二信息从多个污水排放候选路径中确定最优路径，作为初始污水排放路径，并将与之对应的污水接收点作为初始污水接收点。本发明综合利用第一信息和第二信息智能确定污水接收点和污水排放路径，综合考虑了多方面的因素，自动、科学完成待排放污水船舶与污水接收点之间的调度，提高了污水接收调度的科学性和合理性。
作为一种可选的实施例，船用污水接收调度方法还包括：确定初始污水排放路径和初始污水接收点之后，待排放污水的船舶发出污水接收点预约请求，污水接收点根据待排放污水的船舶的优先级确定预约污水排放时间，基于预约污水排放时间和待排放污水的船舶的到达时间调整待排放污水的船舶的优先级。
基于第一信息和第二信息确定初始污水排放路径和初始污水接收点之后，待排放污水的船舶按照确定的初始污水排放路径航行，前往初始污水接收点排放污水，为保证污水的正常排放，首先向污水接收点发出污水接收点预约请求，其中预约请求携带有船舶的标识信息，污水接收点接收预约请求，根据船舶的标识信息确定船舶当前的优先级，根据待排放污水的船舶当前的优先级确定可接收船舶污水的预约污水排放时间。基于预约污水排放时间和待排放污水的船舶的到达时间调整待排放污水的船舶的优先级，具体包括：确定预约污水排放时间和待排放污水的船舶的到达时间的时间差值，比较时间差值与污水接收时间阈值，若时间差值大于等于污水接收时间阈值，则降低待排放污水的船舶的优先级；若时间差值小于污水接收时间阈值，则提高待排放污水的船舶的优先级。其中，基于污水接收时间初始阈值、污水接收点天气、污水接收点突发事故确定污水接收时间阈值，在污水接收时间初始阈值的基础上加上污水接收点天气、污水接收点突发事故产生的时间变化量，获得污水接收时间阈值。本发明在完成污水接收点的选择确定后，一方面主动向污水接收点发出预约，保证污水排放工作的正常开展；另一方面，基于船舶不断更新变化的优先级确定预约的接收情况，对于信用级别较高、到达时间准确的船舶优先级较高，有利于提高其污水排放的效率，对于屡次爽约、迟到的船舶，利用优先级信息引入惩罚机制，进一步约束待排放污水的船舶。
步骤S5：监测第一信息和第二信息的变化，基于第一信息和第二信息的变化确定条件变化等级，基于条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点。
待排放污水的船舶首先基于第一信息和第二信息自动确定了初始的污水排放路径和污水接收点。在待排放污水的船舶向污水接收点航行的过程中，第一信息和第二信息是动态变化的，待排放污水的船舶以特定周期监测第一信息和第二信息的变化，其中第一信息和第二信息的监测周期可以不同，也可以相同。第一信息和第二信息包括多种信息，各个信息的重要等级不同，根据第一信息和第二信息的变化确定条件变化等级，条件变化等级用于衡量信息的变化对航行路线的影响程度。在确定了条件变化等级之后，基于条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点，使得待排放污水的船舶按照最新确定的备选污水排放路径航行，其中，备选污水排放路径为基于最新的第一信息和第二信息所确定的最优污水排放路径，与之对应的污水接收点是最优污水接收点。之后，返回步骤S5直至待排放污水的船舶到达任一污水接收点。本发明监测第一信息和第二信息的动态变化，基于变化程度重新选择污水接收点，通过监测和重新选择的过程，使得在污水接收点发生突发情况，以至于初始污水接收点无法完成污水接收任务时，仍能够以最小的成本选择最新信息下的最优污水接收点，完成污水接收。
本发明实施例提供的船用污水接收调度方法，综合利用第一信息和第二信息从船舶航行路线上选择最优的污水接收点，选择污水接收点时参考信息全面，避免依赖人为经验选择污水接收点；此外，在初步确定污水接收点之后，本发明监测信息的动态变化，基于变化程度重新选择污水接收点，在遇到拥堵、损坏等突发情况时，仍能够以最小的成本完成污水接收，自动、科学完成待排放污水船舶与污水接收点之间的调度，提高了污水接收调度的科学性和合理性，提高接收点综合使用效率，减少待接收船舶的综合移动距离和综合等待时间，降低了调度过程对人力的依赖。
本发明的第二实施方式涉及一种船用污水接收调度方法，第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：船用污水接收调度方法具体包括如下步骤：
步骤S1：待排放污水的船舶接收第一信息，其中，第一信息用于确定可供待排放污水的船舶选择的多个候选污水接收点组成的区域。
作为一种可选的实施例，第一信息至少包括待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息和待排放污水的船舶的航行路线。在船舶的航行路线上，通常沿岸分布有多个污水接收点，第一信息用于确定可供待排放污水的船舶选择的多个候选污水接收点组成的区域，具体来说，基于待排放污水的船舶的航行路线确定待排放污水的船舶途径的污水接收点，基于待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息，确定待排放污水的船舶可以到达的污水接收点所在的范围，以该范围内的污水接收点作为所有的候选污水接收点。船舶在航行过程中，污水柜的容量是有限的，相较于在急需排放污水时前往最近的污水接收点进行排放的方式，本发明事先监督污水柜容量的变化情况，以在可到达的区域内进行调度规划，提高了污水排放的灵活性。
步骤S2：待排放污水的船舶基于第一信息确定第一区域，第一区域为可供待排放污水的船舶选择的多个候选污水接收点组成的区域，获得到达第一区域中各个候选污水接收点的多个污水排放候选路径。
作为一种可选的实施例，第一信息至少包括待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息和待排放污水的船舶的航行路线。基于第一信息确定第一区域具体包括：基于待排放污水的船舶的航行路线确定待排放污水的船舶途径的污水接收点，基于待排放污水的船舶的航行路线、航行数据和污水柜容量变化信息，确定待排放污水的船舶可以到达的范围，将待排放污水的船舶可以到达的范围中包含的污水接收点作为候选污水接收点，以所有候选污水接收点构成的区域作为第一区域。本发明根据污水柜容量变化信息从航行路线上的所有污水接收点中确定多个候选污水接收点组成的区域，相较于以所有污水接收点作为候选对象，本发明分区域选择调度的方式在考虑船舶污水承载能力的情况下，根据船舶的实际情况减少了污水接收点的选择范围，在保证污水接收点符合船舶实际情况的同时，提高了污水接收点的选择效率。
作为一种可选的实施例，污水柜容量变化信息包括自当前时刻起第一历史时段内污水柜容量变化信息，基于第一历史时段内污水柜容量变化信息确定待排放污水的船舶可航行的最远距离，本发明根据一段时间内的污水柜容量变化信息拟合预估未来的污水柜容量变化趋势，充分考虑了船舶日常作业、生活对污水产生量的影响，合理预期了污水柜容量的变化，提高了污水接收点选择的合理性。进一步的，污水柜容量变化信息还包括自当前时刻起第一历史时段内的船舶作业任务清单和自当前时刻起在后第二时段内的船舶作业任务清单，基于第一历史时段内污水柜容量变化信息、第一历史时段内的船舶作业任务清单和第二时段内的船舶作业任务清单确定待排放污水的船舶可航行的最远距离。在船舶航行过程中，作业人员生活所产生的污水基本保持不变，而由于船舶作业而产生的污水则根据作业情况有很大不同。本发明基于历史和未来的作业任务清单，提高了未来污水柜容量变化预估的准确度，从而保证第一区域的选择符合船舶航行的实际情况，进一步提高了污水接收点的合理和科学性。
第一区域中包括多个候选污水接收点，以当前船舶航行路线为依据，规划船舶位置到第一区域的多个候选污水接收点中的各个污水接收点的路径，作为待排放污水的船舶的多个污水排放候选路径，供在后步骤选择使用。
步骤S3：待排放污水的船舶基于多个污水排放候选路径接收第二信息，其中，第二信息用于从多个候选污水接收点中选择初始污水接收点。
作为一种可选的实施例，第二信息包括各个候选污水接收点相关的信息和各个污水排放候选路径的相关信息，具体来说，各个候选污水接收点相关的信息包括各个候选污水接收点的污水池容量变化情况、各个候选污水接收点的预约使用情况、与各个候选污水接收点相关的监管要求信息；各个污水排放候选路径的相关信息包括与各个污水排放候选路径相关的气象水文信息、与各个污水排放候选路径相关的水上交通信息，进一步的，监管要求信息可以包括污水接收点临时关停、污水接收点设备故障等。待排放污水的船舶基于多个污水排放候选路径接收第二信息，每个污水排放候选路径具有与之对应的污水接收点，并具有与之对应的第二信息。本发明在对污水接收点进行选择以实现污水接收调度时，综合考虑了多方面的信息，一方面，考虑了船舶自身的航行路线和污水存储容量，以第一次筛选出可供选择的范围，一方面考虑了污水接收点的容量变化情况，从而将污水接收点的污水接收能力纳入选择的考量因素，另一方面，考虑了船舶在航行至污水接收点途中的交通、气象信息，形成了起点-终点-途中三位一体的决策因子体系，而现有技术中其他领域的船舶调度方法，主要是采用在泊位上增加感知设备，通过数据服务，综合判断所有泊位的使用状况，计算出最短路径的调度方法，相对于现有技术中的船舶调度方法，本发明综合考虑了待排放污水船舶、航行路线以及污水接收点的实际情况，实现了污水排放的智能调度，综合污水排放过程中各个环节的外部信息，获得了调度的最优接收路径。进一步的，对于污水接收点的实际情况，本发明除考虑污水接收能力这一因素外，进一步引入监管要求信息以考虑突发情况对污水排放的影响，提高了污水接收调度的科学性和合理性，相对于现有技术中计算最短路径来进行船舶调度，但是无法结合管理部门监管政策变化而导致的相应接收泊位、接收路径变化，本发明是在结合监管政策变化的基础上，以最小碳排放为目的，实现船舶污水接收路径的调度。
步骤S4：基于第一信息和第二信息从多个污水排放候选路径中确定初始污水排放路径和初始污水接收点。
作为一种可选的实施例，基于第一信息和第二信息计算多个污水排放候选路径中各个污水排放候选路径的路径接收分值，基于各个污水排放候选路径的路径接收分值确定初始污水排放路径，并将初始污水排放路径对应的污水接收点作为初始污水接收点。
作为一种可选的实施例，基于第一信息和第二信息计算多个污水排放候选路径中各个污水排放候选路径的路径接收分值包括：基于第一信息和第二信息计算所有污水接收点的接收规划动态调节系数，基于各个污水接收点的接收规划动态调节系数计算各个污水排放候选路径的路径接收分值。其中，污水接收点的接收规划动态调整系数具体指，对于每个污水接收点和到达该污水接收点的路径段，计算每个污水接收影响因素对应的动态调节系数，其中，每个污水接收影响因素对应的动态调节系数取值范围均为[0,1]。
具体来说，计算与待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息对应的船载污水柜动态调节系数，船载污水柜动态调节系数计算方法如下：
，
是船舶污水柜收容量为
时的船载污水柜接收分值，
是系数，
为船舶污水柜的收容量平均变化速率，
为到自船舶当前位置到达污水接收点的预计航行时间。
计算与各个候选污水接收点的污水池容量变化情况对应的岸基动态调节系数，岸基动态调节系数计算方法如下：
，
是污水接收点收容量为
时的岸基接收分值，
是系数，
为污水接收点的收容量平均变化速率，基于污水接收点的污水容量变化情况和预约使用情况确定，
为到自船舶当前位置到达污水接收点的预计航行时间。
计算与各个候选污水接收点相关的监管要求信息对应的港航规则动态调节系数
，港航规则动态调节系数共分为5段，包括：推荐(1.00)，一般(0.60)，疏通(0.30)，调节(0.10)，禁止(0.00)。对监管要求信息进行分类，并设置各个类别与港航规则动态调节系数取值的对应关系，接收到与各个候选污水接收点相关的监管要求信息后，根据其所属类别确定港航规则动态调节系数。
计算与各个污水排放候选路径相关的气象水文信息对应的气象水文动态调节系数，气象水文动态调节系数计算方法如下：
，
是气象恶劣状况为
时的气象水文动态调节系数，
、
是气象水文动态调节系数的计算常量，
为指数函数的底数。
计算与各个污水排放候选路径相关的水上交通信息对应的交通动态调节系数，交通动态调节系数计算方法如下：
，
是交通拥堵状况为
时的交通动态调节系数，
是交通动态调节系数的计算常量，
为指数函数的底数。
上述动态调节系数计算方式均以一个污水排放候选路径上存有一个污水接收点为例，若一个污水排放候选路径上存有多个污水接收点，根据污水接收点将路径分为路径段，并将路径段与该段终点的污水接收点作为一段单独的路径按照上述方式计算。基于各个污水接收点的接收规划动态调节系数计算各个污水排放候选路径的路径接收分值，路径接收分值的计算方法如下：
，其中
表示污水接收点的数目，
为正整数，
表示污水排放候选路径中单个路径最大污水接收点数目，若仅单个污水接收点即可接收船舶的污水，则与之对应的污水排放候选路径上仅包括一个污水接收点，此时
。本发明在调度选择污水排放路径时，将各个动态调节系数的乘积作为路径接收分值，一方面保证了路径接收分值能够反映各个影响因素对污水接收调度的不利影响，另一方面简化了路径接收分值的计算方式，同时兼顾了路径选择的效果和降低计算的复杂性；具体来说，对于一个污水接收点，任意一个影响因素若动态调节系数较低，说明该污水接收点至少有一个方面不利于污水接收，此时对该污水接收点的选择不会因为其他因素得分较高而被优先选择，保证了路径接收分值能够反映各个影响因素对污水接收调度的不利影响；另一方面，不同航行时刻，气象、交通等不同因素对污水接收点和路线的选择的影响程度不同，即各个因素各个时期的影响权重是复杂的非线性变化参数，相对于多因素变量的加权求和方法，本发明避免对复杂变化的影响权重进行分析和求解，简化了路径是否便于利于污水接收的衡量方式，简化了路径接收分值的计算方式。本发明通过路径得分值充分体现了污水接收点与到达该点路径段的综合情况，有利于污水接收点的智能选择，进一步有利于提高污水接收调度的科学性和有效性。
对于污水排放候选路径，
表示运动前往第
个污水接收点时船载污水柜动态调节系数，
表示第
个污水接收点的岸基动态调节系数，
表示第
个污水接收点的港航规则动态调节系数，
个污水接收点将污水排放候选路径分为
段，
、
分别表示污水排放候选路径上第
段路径的气象水文动态调节系数和交通动态调节系数。若仅单个污水接收点即可接收船舶的污水，则与之对应的污水排放候选路径上仅包括一个污水接收点，为了实现污水排放，仅需航行一段路线即可排放完污水，此时
，计算各个动态调节系数，其乘积为路径接收分值；若需要多个污水接收点方可接收船舶的污水，则以污水接收点进行分段，将当前位置到达污水接收点的路径为一组，计算该组的各个动态调节系数，并对各组的动态调节系数的乘积求和，以作为路径接收分值。本发明充分考虑了一次污水排放和多次污水排放的需求，对不同场景下的污水接收进行综合调度；对于一个污水接收点和多个污水接收点的场景，能从整体角度对整个污水排放的过程进行评价，提高了本发明污水接收调度方法的适用场景，提高了适用性。
作为一种可选的实施例，船用污水接收调度方法还包括：确定初始污水排放路径和初始污水接收点之后，待排放污水的船舶发出污水接收点预约请求，污水接收点根据待排放污水的船舶的优先级确定预约污水排放时间，基于预约污水排放时间和待排放污水的船舶的到达时间调整待排放污水的船舶的优先级。
步骤S5：监测第一信息和第二信息的变化，基于第一信息和第二信息的变化确定条件变化等级，基于条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点。
作为一种可选的实施例，第一信息和第二信息中，不同的信息对污水接收调度的影响不同，条件变化等级包括全局变化等级和局部变化等级。
基于第一信息和第二信息的变化确定条件变化等级，具体包括：若发生变化的信息包括待排放污水的船舶的航行路线，确定条件变化等级为全局变化等级；若为除待排放污水的船舶的航行路线外的其他信息发生变化，确定条件变化等级为局部变化等级。
基于条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点，具体包括：若条件变化等级为全局变化等级，重新计算各个污水接收点的接收规划动态调节系数，即重新计算各个污水接收点的动态调节系数，基于各个污水接收点的接收规划动态调节系数计算污水排放候选路径的路径接收分值；若条件变化等级为局部变化等级，计算发生变化的信息对应的动态调节系数并更新各个污水排放候选路径的路径接收分值，基于最新的路径接收分值获得最新信息下的最优接收路径作为备选污水排放路径，与之对应的污水接收点作为备选污水接收点，待排放污水的船舶按照备选污水排放路径航行，进一步的可以选择最新的路径接收分值最高的路径作为备选污水排放路径。
具体来说，如果发生变化的信息包括待排放污水的船舶的航行路线，则重新计算各个污水排放候选路径的路径接收分值，优选的，基于最新的第一信息和最新的第二信息计算接收规划动态调节系数，基于更新后的各个动态调节系数计算更新后的路径接收分值。如果发生变化的信息为除待排放污水的船舶的航行路线外的其他信息，进一步判断发生变化的信息包括哪些信息，仅对发生变化的信息对应的动态调节系数进行更新计算。例如，若发生变化的信息包括与待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息，则重新计算船载污水柜动态调节系数；若发生变化的信息包括与各个候选污水接收点的污水池容量变化情况，则重新计算岸基动态调节系数；若发生变化的信息包括与各个候选污水接收点相关的监管要求信息，则重新计算港航规则动态调节系数；若发生变化的信息包括与各个污水排放候选路径相关的气象水文信息，则重新计算气象水文动态调节系数；若发生变化的信息包括与各个污水排放候选路径相关的水上交通信息，则重新计算交通动态调节系数。基于更新后的动态调节系数更新各个污水排放候选路径的路径接收分值。
在该步骤中，监测第一信息和第二信息的变化，作为一种可选的实施例，已经获取到的第一信息和第二信息包括待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息、待排放污水的船舶的航行路线、各个候选污水接收点的污水池容量变化情况、各个候选污水接收点的预约使用情况、与各个候选污水接收点相关的监管要求信息、与各个污水排放候选路径相关的气象水文信息、与各个污水排放候选路径相关的水上交通信息，监测上述信息的变化，并根据产生变化的信息不同对变化情况进行分级判定，最终根据条件变化等级确定需要重新计算的影响因素得分值，以此更新各个污水排放候选路径的总得分值，并根据该总得分值选定最优的污水排放路径。相较于一旦信息变化就重新规划路径的调度方法，本发明对不同信息的影响程度分级判定，仅有特定信息的变化会导致路径的所有参数重新计算以重新调度，而其他信息的变化仅会导致部分参数的更新，在响应信息动态变化以提高污水接收调度的科学性，提高接收点综合使用效率，减少待接收船舶的综合移动距离和综合等待时间的同时，减少了调度过程的计算量，同时保证了调度的效果和速度。
本发明实施例提供的船用污水接收调度方法，利用航行路线和准确预估的污水柜容量变化情况，确定第一区域，以在可到达的区域内进行调度规划，提高了污水排放的灵活性；在对污水接收点进行选择以实现污水接收调度时，综合考虑了污水接收点、污水接收点和航行至污水接收点途中三个方面的影响因素，综合考虑污水排放过程中各个环节的外部信息，并且外部信息包括相对变化较为缓慢的信息和突发性信息，获得了调度的最优接收路径，自动、科学完成待排放污水船舶与污水接收点之间的调度，提高了污水接收调度的科学性和合理性，提高接收点综合使用效率，减少待接收船舶的综合移动距离和综合等待时间，降低了调度过程对人力的依赖；此外，在航行过程中，持续监测上述信息的变化，并根据条件变化等级重新计算污水排放路径，减少了调度过程的计算量，同时保证了调度的效果和速度。
上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。
本发明第三实施方式涉及一种船用污水接收调度装置，如图2所示，包括信息接收模块和接收路径计算模块，其中：
信息接收模块用于使待排放污水的船舶接收第一信息；待排放污水的船舶基于第一信息确定第一区域，获得到达第一区域中各个候选污水接收点的多个污水排放候选路径；待排放污水的船舶基于多个污水排放候选路径接收第二信息；
接收路径计算模块，用于基于第一信息和第二信息从多个污水排放候选路径中确定初始污水排放路径和初始污水接收点；监测第一信息和第二信息的变化，基于第一信息和第二信息的变化确定条件变化等级，基于条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点。
进一步，信息接收模块包括船载污水信息接收模块，用于接收待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息；接收点信息接收模块，用于接收各个候选污水接收点的污水池容量变化情况、各个候选污水接收点的预约使用情况；监管政策接收模块，用于接收与各个候选污水接收点相关的监管要求信息；气象水文信息接收模块，用于接收与各个污水排放候选路径相关的气象水文信息；水上交通信息接收模块，用于接收与各个污水排放候选路径相关的水上交通信息；船舶航行路线接收模块，用于接收待排放污水的船舶的航行路线组成。信息接收模块中的各个模块分别采用mqtt物联网通信技术和WebApi网络通讯技术与接收路径计算模块连接，如图2所示，经过加密处理后，将信息发送给接收路径计算模块。接收路径计算模块将计算好后的最优路径信息通过加密消息通知方式通知到政府监管部门、污水接收点、以及待排放污水的船舶。
不难发现，本实施方式为与第一实施方式相对应的***实施例，本实施方式可与第一实施方式、第二实施方式互相配合实施。第一实施方式、第二实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式、第二实施方式中。
值得一提的是，本实施方式中所涉及到的各模块均为逻辑模块，在实际应用中，一个逻辑单元可以是一个物理单元，也可以是一个物理单元的一部分，还可以以多个物理单元的组合实现。此外，为了突出本发明的创新部分，本实施方式中并没有将与解决本发明所提出的技术问题关系不太密切的单元引入，但这并不表明本实施方式中不存在其它的单元。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (10)
1.一种船用污水接收调度方法，具体包括如下步骤：
步骤S1：待排放污水的船舶接收第一信息，其中，所述第一信息用于确定可供所述待排放污水的船舶选择的多个候选污水接收点组成的区域，所述第一信息至少包括待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息、航行数据和待排放污水的船舶的航行路线；基于所述待排放污水的船舶的航行路线确定所述待排放污水的船舶途径的污水接收点，基于所述待排放污水的船舶的所述航行路线、航行数据和污水柜容量变化信息，确定所述待排放污水的船舶可以到达的范围，将所述待排放污水的船舶可以到达的范围中包含的污水接收点作为候选污水接收点，以所有候选污水接收点构成的区域作为第一区域；
步骤S2：所述待排放污水的船舶基于所述第一信息确定第一区域，获得到达所述第一区域中各个候选污水接收点的多个污水排放候选路径；
步骤S3：所述待排放污水的船舶基于所述多个污水排放候选路径接收第二信息，其中，所述第二信息用于从所述多个候选污水接收点中选择初始污水接收点，所述第二信息包括各个候选污水接收点相关的信息和各个污水排放候选路径的相关信息；
步骤S4：基于所述第一信息和所述第二信息从所述多个污水排放候选路径中确定初始污水排放路径和初始污水接收点；
步骤S5：监测所述第一信息和所述第二信息的变化，基于所述第一信息和所述第二信息的变化确定条件变化等级，所述条件变化等级包括全局变化等级和局部变化等级，基于所述条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点；
其中，基于第一信息和第二信息计算污水接收点的接收规划动态调节系数，基于各个污水接收点的接收规划动态调节系数计算所述多个污水排放候选路径中各个污水排放候选路径的路径接收分值，基于路径接收分值确定初始污水排放路径和初始污水接收点。
2.根据权利要求1所述的船用污水接收调度方法，其特征在于，所述各个候选污水接收点相关的信息包括各个候选污水接收点的污水池容量变化情况、各个候选污水接收点的预约使用情况、与各个候选污水接收点相关的监管要求信息；
所述各个污水排放候选路径的相关信息包括与各个污水排放候选路径相关的气象水文信息、与各个污水排放候选路径相关的水上交通信息。
3.根据权利要求1所述的船用污水接收调度方法，其特征在于，基于路径接收分值确定初始污水排放路径和初始污水接收点，具体包括：选择路径接收分值最大的污水排放候选路径为所述初始污水排放路径，并将所述初始污水排放路径对应的污水接收点作为所述初始污水接收点。
4.根据权利要求3所述的船用污水接收调度方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
基于第一信息和第二信息计算所有污水接收点的接收规划动态调节系数，所述接收规划动态调节系数包括与待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息对应的船载污水柜动态调节系数、与各个候选污水接收点的污水池容量变化情况对应的岸基动态调节系数、与各个候选污水接收点相关的监管要求信息对应的港航规则动态调节系数、与各个污水排放候选路径相关的气象水文信息对应的气象水文动态调节系数、与各个污水排放候选路径相关的水上交通信息对应的交通动态调节系数；基于各个污水接收点的接收规划动态调节系数计算各个污水排放候选路径的路径接收分值。
5.根据权利要求4所述的船用污水接收调度方法，其特征在于，
计算所述船载污水柜动态调节系数：
，
是船舶污水柜收容量为
时的船载污水柜接收分值，
是系数，
为船舶污水柜的收容量平均变化速率，
为自船舶当前位置到达污水接收点的预计航行时间；
计算所述岸基动态调节系数：
，
是污水接收点收容量为
时的岸基接收分值，
是系数，
为污水接收点的收容量平均变化速率，
为自船舶当前位置到达污水接收点的预计航行时间；
计算所述港航规则动态调节系数
：根据监管要求信息确定监管要求信息的类别，基于监管要求信息的类别确定港航规则动态调节系数；
计算所述气象水文动态调节系数：
，
是气象恶劣状况为
时的气象水文动态调节系数，
是气象水文动态调节系数的计算常量，
为指数函数的底数；
计算所述交通动态调节系数：
，
是交通拥堵状况为
时的交通动态调节系数，
是交通动态调节系数的计算常量，
为指数函数的底数；
计算所述路径接收分值：
，其中
表示污水接收点的数目，
为正整数，
表示污水排放候选路径中单个路径最大污水接收点数目。
6.根据权利要求1所述的船用污水接收调度方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
确定初始污水排放路径和初始污水接收点之后，待排放污水的船舶发出污水接收点预约请求，污水接收点根据待排放污水的船舶的优先级确定预约污水排放时间，基于预约污水排放时间和待排放污水的船舶的到达时间调整待排放污水的船舶的优先级。
7.根据权利要求3所述的船用污水接收调度方法，其特征在于，所述基于所述第一信息和所述第二信息的变化确定条件变化等级，具体包括：若发生变化的信息包括待排放污水的船舶的航行路线，确定所述条件变化等级为所述全局变化等级；若为除待排放污水的船舶的航行路线外的其他信息发生变化，确定所述条件变化等级为所述局部变化等级。
8.根据权利要求5所述的船用污水接收调度方法，其特征在于，所述基于所述条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点，具体包括：若所述条件变化等级为所述全局变化等级，重新计算各个污水接收点的接收规划动态调节系数，基于各个污水接收点的接收规划动态调节系数计算污水排放候选路径的路径接收分值；基于最新的路径接收分值获得最新信息下的最优接收路径作为备选污水排放路径，与之对应的污水接收点作为备选污水接收点。
9.根据权利要求5所述的船用污水接收调度方法，其特征在于，所述基于所述条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点，具体包括：若所述条件变化等级为所述局部变化等级，计算发生变化的信息对应的动态调节系数并更新各个污水排放候选路径的路径接收分值；基于最新的路径接收分值获得最新信息下的最优接收路径作为备选污水排放路径，与之对应的污水接收点作为备选污水接收点。
10.一种船用污水接收调度装置，包括信息接收模块和接收路径计算模块，其中：
所述信息接收模块用于使待排放污水的船舶接收第一信息，所述第一信息至少包括所述待排放污水的船舶上的污水柜容量变化信息和所述待排放污水的船舶的航行路线，基于所述待排放污水的船舶的航行路线确定所述待排放污水的船舶途径的污水接收点，基于所述待排放污水的船舶的所述航行路线、航行数据和所述污水柜容量变化信息，确定所述待排放污水的船舶可以到达的范围，将所述待排放污水的船舶可以到达的范围中包含的污水接收点作为候选污水接收点，以所有候选污水接收点构成的区域作为第一区域；所述待排放污水的船舶基于所述第一信息确定第一区域，获得到达所述第一区域中各个候选污水接收点的多个污水排放候选路径；所述待排放污水的船舶基于所述多个污水排放候选路径接收第二信息，所述第二信息包括各个候选污水接收点相关的信息和各个污水排放候选路径的相关信息；
所述接收路径计算模块，用于基于所述第一信息和所述第二信息从所述多个污水排放候选路径中确定初始污水排放路径和初始污水接收点；监测所述第一信息和所述第二信息的变化，基于所述第一信息和所述第二信息的变化确定条件变化等级，所述条件变化等级包括全局变化等级和局部变化等级，基于所述条件变化等级确定备选污水排放路径和备选污水接收点。
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