[发明专利]港口岸桥节能操作量化评定方法及系统

权利要求书

1.一种港口岸桥节能操作量化评定方法，其特征在于，步骤如下：

S1、基于岸桥节能操作法，分别在岸桥空载以及不同额定载荷质量负载下，进行装卸操作，并按照相同时间间隔对装卸全程的岸桥能耗数据集E、吊具吊装质量数据集m、起吊高度数据集h、小车水平运行距离数据集l和小车速度数据集v进行采集和分析，建立岸桥节能运行能耗分析模型，以获取在吊具吊装质量、起吊高度、小车水平运行距离和小车速度四个约束条件下的能源消耗基准值E_i；

S2、实时采集某岸桥司机进行岸桥装卸操作过程中的岸桥能耗数据集E’、吊具吊装质量数据集m’、起吊高度数据集h’、小车水平运行距离数据集l’和小车速度数据集v’，并以实时获取的吊具吊装质量数据集m’、起吊高数据集度h’、小车水平运行距离数据集l’和小车速度数据集v’为输入量，利用步骤S1建立的岸桥节能运行能耗分析模型，获取该操作下吊具吊装质量、起吊高度、小车水平运行距离和小车速度四个约束条件下的该装卸操作的能源消耗基准值E_i’；

S3、将步骤S2获得的该装卸操作下能源消耗基准值E_i’与根据步骤S1获得的能源消耗基准值E_i设置报警阈值进行比较，当E_i’高于报警阈值时进行报警。

2.根据权利要求1所述的港口岸桥节能操作量化评定方法，其特征在于，步骤S1的具体步骤为：

S101、数据采集：

基于岸桥节能操作法，分别在岸桥空载、以及在岸桥额定载荷质量的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％和100％的负载工况下进行装卸操作，并在不同负载工况下采用相同的间隔时间获取实时的能耗数据集E＝{E₀，E₁，…，E₁₀}、吊具吊装质量数据集m＝{m₀，m₁，…，m₁₀}、起吊高度数据集h＝{h₀，h₁，…，h₁₀}、小车水平运行距离数据集l＝{l₀，l₁，…，l₁₀}和小车速度数据集v＝{v₀，v₁，…，v₁₀}；其中，各数据集中的分类数据标签0，1，2，…，10依次表示在岸桥空载、以及在岸桥额定载荷质量的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％和100％的负载工况；

S102、数据处理：

S1021、将基于相同负载工况下获取的能耗数据集E₀～E₁₀、吊具吊装质量数据集m₀～m₁₀、起吊高度数据集h₀～h₁₀、小车水平运行距离数据集l₀～l₁₀和小车速度数据集v₀～v₁₀，以矩阵A表示如下：

上述矩阵A中岸桥能耗数据集E中E₀＝{E₀¹，E₀²，…，E₀ⁱ，…，E₀ⁿ}，E₀ⁱ表示空载工况下i时刻岸桥能耗数据，E₁～E₁₀以此类推；数据集m、h、l和v中的各数据同样按此规定定义。

S1022、对上述样本数据矩阵A进行归一化处理，以矩阵表示如下：

S103、建立岸桥运行能耗分析模型：

S1031、建立BP神经网络模型并进行初始化；其中，所述BP神经网络模型的拓扑结构包括输入层、隐含层和输出层；其中，输入层神经元个数取4，输出层神经元个数取1，隐含层神经元个数可取4～12间的整数；将BP神经网络权值、阈值用向量ξ＝[V1，W1，B1，B2]表示，其中V1为隐含层与输入层连接权值，W1为输出层与隐含层连接权值，B1为隐含层神经元阈值，B2为输出层神经元阈值；V1，W1，B1，B2取[-0.5，0.5]区间的随机数。

S1032、利用MATLAB软件，随机选取矩阵中的列向量作为样本数据，并分别进行训练样本数据和测试样本数据的提取；其中，训练样本数据为在样本数据中随机抽取的70％的数据，训练样本数据集X＝{E_x，m_x，l_x，h_x，v_x}；测试样本数据为样本数据中余下的30％的数据，测试样本数据集Y＝{E_y，m_y，l_y，h_y，v_y}；

S1033、在MATLAB软件中将训练样本数据集X中的能耗训练样本数据集E_x作为输出量，吊具吊装质量训练样本数据集m_x、起吊高度训练样本数据集h_x、小车水平运行距离训练样本数据集l_x和小车速度训练样本数据集v_x为输入量，导入经步骤S1301建立的BP神经网络模型中，对模型进行优化，形成岸桥运行能耗预测初级模型；

S1034、将测试样本数据集Y中的能耗测试样本数据集E_y作为输出量，吊具吊装质量测试样本数据集m_y、起吊高度测试样本数据集h_y、小车水平运行距离测试样本数据集l_y和小车速度测试样本数据集v_y为输入量，作为校正数据导入经步骤S1033建立的岸桥运行能耗预测初级模型中，利用遗传算法对BP神经网络初始值和阈值进行优化，得到更新后的BP神经网络模型；

S1035、对更新后的BP神经网络模型中的岸桥能耗预测数据进行反归一化计算，形成在不同吊具吊装质量m、起吊高度h、小车水平运行距离l和小车速度v约束下的岸桥能耗预测数据，即岸桥节能操作条件下的能源消耗基准值E_i。