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基于无线局域网的集装箱码头机械调度系统的仿真、优化与监控

徐承军  
【摘要】: 随着全球集装箱运输业的迅猛发展,我国集装箱港口的吞吐量保持了高速的增长。然而集装箱业务量的增大不但带来了庞大的经济效益,更给集装箱码头通过能力带来了巨大的压力。为了提高装卸效率,保证装卸设备可靠的工作,港口需要积极探索新技术、新设备,将高新技术成果不断应用到码头装卸作业中,使港口的装卸模式不断创新。本文结合教育部科技研究重点项目“基于无线局域网的集装箱堆场机械调度与监控系统研究”(项目编号:重点101124)以及其它相关项目,对集装箱码头机械调度系统的仿真、优化以及集装箱装卸机械的监控进行了深入的分析和研究,为提高集装箱码头机械设备的管理水平和生产能力提供了科学的分析手段和技术支持。 针对集装箱码头作业的特点,本文以分析建模、仿真优化和系统设计的顺序对研究内容作了介绍,全文共分八章。 第一章论述了论文研究的目的和意义,介绍了无线网络技术、仿真优化技术、设备调度技术以及设备远程监控技术在集装箱港口的发展和研究现状,此外简要介绍了论文的主要研究内容。 随着港口现代化建设的发展,数字化港口成为港口业务发展的方向,无线网络在港口的使用是大势所趋。第二章针对港口信息交换的特点和要求,对港口无线网络通讯技术、信道编码差错控制技术、网络拓扑结构、带宽分配策略进行了研究,在此基础上建立了港口无线通讯系统的模型,它也是整个研究工作的硬件基础。 集卡是集装箱码头中数量最大、工况复杂的设备,然而传统的集卡调度规则不利于提高设备的利用率。第三章提出了一种基于动态优化组合的集卡实时调度规则,将全部集卡同时面对所有的作业需求,在满足集装箱装卸桥需求的前提下实现集卡的最佳作业调度,以减少集卡空载率、提高设备利用率为目标。本章对集卡最佳作业路线的选择做了分析研究,并应用多目标模糊决策方法实现了集卡最佳作业路的求解。 第四章在对集装箱码头装卸系统进行分析研究的基础上,完成了集装箱码头装卸系统的建模。本章以Petri网为手段,建立了集装箱码头装卸系统的层次模型和动态模型。在对集装箱码头道路交通进行分析的基础上建立了码头内部车辆行驶的模型,并对码头道路交通状况评估进行了研究,为后文运用仿真技术对集装箱码头装卸系统性能进行深入分析打下基础。 借助现代离散事件动态系统的专业仿真软件WITNESS,在前两章的工作基础上,第五章对集装箱码头的装卸、调度系统进行了仿真分析,分别对传统的集卡调度模式以及基于动态优化组合的集卡调度模式对码头生产能力的影响进行了比较,并通过科学的集装箱港口统计指标对仿真结果进行了分析。 在对集卡动态优化组合调度系统的实现进行分析研究的基础上,第六章对基于无线网络的集卡动态优化组合调度系统的构成以及功能进行了分析,完成了调度系统的设计,最后结合实例对系统的操作及功能进行了介绍。 第七章对基于无线局域网的集装箱装卸设备远程监控系统进行了分析研究,完成了集装箱装卸设备检测参数的选择、港口无线网络通信软件以及多层次抗干扰技术的设计。结合第二章对港口无线网络通讯系统的研究工作,完成了集装箱装卸设备网络化远程监控系统的设计,实现了装卸设备的无线远程在线监测以及无线网络实时控制。经实验以及在港口装卸设备上的实际运行,证明了该系统的实用性和可靠性。 第八章对全文进行总结,展望了需要进一步研究的内容。


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