[发明专利]一种以中央冰库为核心的家庭冷链系统的布局方法

权利要求书

1.一种以中央冰库为核心的家庭冷链系统的布局方法，其特征是：

基于以下模块：

用于存储速冻食材、分拣相应食材的中央冰库；

用于接收所述中央冰库分拣的食材、作为食材中转的行星冰库；

用于计算最短分拣路径、最短传输路径的中央计算机；

建立在各单元楼地下预定深度、用于接收从所述行星冰库送出食材的货仓；

用于为所述货仓提供纵向传输路径、且对应到相应楼层的纵向管道；

用于在所述中央冰库与所述行星冰库之间建立传输路径的传输主道；

用于在所述行星冰库与各所述单元楼的货仓之间建立传输路径的传输支道；

用于在相应楼层与用户家中建立传输路径的传输旁路；

设置在用户家中、用于提供人机交互的物联网操控面板；

所述中央冰库、行星冰库、单元楼之间形成多级拓扑式冰库网络，所述中央冰库作为一级节点，所述行星冰库作为二级节点，所述单元楼作为三级节点；

所述纵向管道预埋在每个单元楼内、且高出地面的高度与实际楼层吻合，低于地面的深度与所述货仓所在深度一致；所述纵向管道包括升降井，竖直滑动在所述升降井内的升降箱，安装在所述升降箱内底板上的十字滑台，固定安装在所述升降井上部的曳引机，以及连接所述升降箱和曳引机的曳引绳；所述升降箱四面镂空；

包括以下步骤：

步骤1、针对用户小区的单元楼排布，利用密度峰值聚类算法确定中央冰库的位置，以及行星冰库的位置和数量，使得中央冰库、行星冰库、单元楼之间形成多级拓扑式冰库网络，所述中央冰库作为一级节点，所述行星冰库作为二级节点，所述单元楼作为三级节点；

步骤2、在多级拓扑式冰库网络中建立目标函数：

式中，N表示多级拓扑式冰库网络的级数；n_k表示第k级的节点数量；X_kji表示第k级的第j节点与第k-1级的第i节点之间的连接关系；Y_kji表示第k级的第j节点与第k-1级的第i节点之间的距离函数；X_kji的取值受节点连接与否控制，当第k级的第j节点与第k-1级的第i节点之间存在连接，则X_kji取值为1，当第k级的第j节点与第k-1级的第i节点之间未连接，则X_kji取值为0；

步骤3、在步骤2中建立的目标函数内建立约束条件，包括隶属约束、分拣量约束；

步骤4、利用鸟群算法对食材的传输路径进行优化，采用正反馈机制对路径结构不断优化，算出最优解，选定路径的起点和终点，并初始化信息矩阵；

步骤5、计算鸟群算法中信息矩阵内各个节点之间的状态转移概率，利用轮盘算法选择下一节点，更新路径及其长度；

步骤6、重复步骤4～步骤5，直至鸟群算法中的个体到达终点。

2.根据权利要求1所述的一种以中央冰库为核心的家庭冷链系统的布局方法，其特征在于，所述步骤1进一步为：

步骤1-1、利用密度峰值聚类算法选取多个局部密度大于预定值、且相互间距到达预定值的节点作为聚类中心，定义该聚类中心为行星冰库的位置；

密度峰值聚类算法需要对节点的局部密度和节点间距的阈值进行计算，节点的局部密度计算公式如下：

式中，ρ表示当前节点的局部密度，ρ_i表示第i个节点的局部密度，d表示相应两个节点的间距，d_ij表示节点i和节点j的间距，d_s表示截断距离；

步骤1-2、将行星冰库的位置作为自变量，再次利用密度峰值聚类算法，选取一个局部密度值为最大值、且相互间距到达最大值的节点作为聚类中心，定义该聚类中心为中央冰库的位置；

其中，节点间距的阈值计算公式如下：

式中，δ表示节点间距的阈值，该阈值表示当局部密度大于当前节点时，该节点和与之最近的节点之间的距离。