[发明专利]一种面向排涝机器人的调度方法

说明书

本发明属于抢险救灾领域，具体涉及一种面向排涝机器人的调度方法，该方法针对多个排涝任务、不同任务的耗时与重要性不同以及单个任务完成后需休整场景下的排涝机器人的调度方法问题，利用非线性规划整数求解满足加权总等待时间最小的调度安排。同时本发明还公开了一种针对上述非线性整数规划模型的、基于多子种群的遗传算法的最优调度求解算法。

技术领域

本发明属于抢险救灾领域，具体涉及一种面向排涝机器人的调度方法。

背景技术

排涝机器人俗称“大水牛”，是一种可以用无线遥控器在一定范围内遥控的自行驶入水中进行排水作业的排涝设备。排涝机器人主要应用于抢险人员不便进入的桥涵、地下车库等低洼位置的大面积积水排除，抢险人员无需涉水，搬运水泵等设备即可完成排涝任务，大幅度提高了抢险人员的效率，减少了作业劳动强度并且能够随水位的变化遥控机器人移动。

在实际的洪涝灾害中，常需要调度排涝机器人在多个城市的不同地区完成排涝任务。为了全力保障人民群众的生命财产安全，尽快回复灾后的生产生活重建，需要科学地进行排涝机器人的调度安排以最大程度地减少等待时间。目前，尚无对排涝机器人的调度方法的定量研究。

发明内容

本发明针对多个排涝任务、不同任务的耗时与重要性不同以及单个任务完成后需休整场景下的排涝机器人的调度方法问题，利用非线性规划整数求解满足加权总等待时间最小的调度安排。同时本发明还公开了一种针对上述非线性整数规划模型的、基于多子种群的遗传算法的最优调度求解算法。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

步骤(1)、任务环境的图表征：

提取任务区域的关键信息，包括排涝任务点位置、休整点位置、每个排涝任务的时间与重要性以及任务点与休整点间的行程时间，并将其表征为图结构。所述排涝机器人是一种可以用无线遥控器在一定范围内遥控、自行驶入水中进行排水作业的排涝设备。包括以下过程：

(1.1)、用图表征任务环境：

G＝(V_RUV_NR,E) (1)，

式(1)中，G表示任务环境构成的图结构，V_R表示G的任务点集，V_NR表示G的休整点集，E表示G的任务点与休整点间的边集；

(1.2)、为图中的每条边赋值：

式(2)中，表示任务点i和休整点j间的行程时间，表示任务点i和休整点j间的行程距离，v表示排涝机器人的行驶速度；

(1.3)、为图中的每个任务点赋值：

f_i＝(T_i,β_i) (3)，

式(3)中，f_i表示任务点i的赋值，T_i表示任务点i的任务耗时，β_i表示任务点i重要性的权重，其中i∈V_R；

(1.4)、为图中的每个休整点赋值：

T^j≡T⁰ (4)，

式(4)中，T^j表示休整点j的休整耗时，T⁰表示所有休整点的同等休整耗时，其中j∈V_NR。

步骤(2)、一种加权总等待时间最小化的调度问题建模方法，其特征在于以任务的满足顺序为决策变量、所有排涝任务都必须满足为约束、全体排涝任务的加权总等待时间最小为目标建立非线性整数规划。包括以下过程：