CN108062645A - 一种自动化集装箱码头agv调度方法及系统 - Google Patents

一种自动化集装箱码头agv调度方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动化集装箱码头AGV调度方法及系统，通过获取每台处于空闲状态的AGV的坐标以及每台执行卸船任务的岸桥的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标；处于空闲状态的AGV包括位于执行装船任务的岸桥下方的为该岸桥执行完送箱任务的空闲状态的AGV；计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间；为每个所述的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV；控制处于空闲状态的AGV运行至与之匹配的空闲交互车道执行卸船任务；本实施例的方法，解决了现有技术中AGV空驶时间长、利用率低的问题，有效缩短了AGV空驶时间，提高了AGV利用率，降低能耗，减少设备损耗，降低运营成本。

Description

一种自动化集装箱码头AGV调度方法及系统
技术领域
本发明属于自动化码头调度技术领域，具体地说，是涉及一种自动化集装箱码头AGV调度方法及系统。
背景技术
目前，自动化集装箱码头采用的AGV任务调度方法中，是以从缓冲区出发到岸桥下交互再回到缓冲区为一次任务循环，这样的任务调度算法使得每次循环中，AGV都有一半的时间是空驶的，特别是在装船过程中，AGV送箱完成后，需要空驶出岸桥交互车道，到缓冲区等待下一次任务，若下一次任务为另一台岸桥的卸船任务，则又需要空驶进入岸桥交互车道，而这两段空驶的过程对资源造成了很大的浪费，导致AGV利用率较低。
发明内容
本发明提供了一种自动化集装箱码头AGV调度方法，提高了AGV利用率。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种自动化集装箱码头AGV调度方法，包括：
（1）获取每台处于空闲状态的AGV的坐标，以及每台执行卸船任务的岸桥的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标；
所述处于空闲状态的AGV包括位于执行装船任务的岸桥下方的为该岸桥执行完送箱任务的空闲状态的AGV；
（2）计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间；
（3）为每个所述的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV；
（4）控制处于空闲状态的AGV运行至与之匹配的空闲交互车道执行卸船任务。
进一步的，所述步骤（3）还包括：若多个空闲交互车道匹配了同一台AGV，则选择AGV距离空闲交互车道行车时间最短的空闲交互车道进行匹配；其余空闲交互车道重新匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV。
优选的，所述步骤（3）具体包括：对所有的行车时间按照从小到大进行排序；从最小的行车时间开始，匹配空闲状态的AGV和空闲交互车道；若AGV/空闲交互车道已被匹配，则跳过该AGV/空闲交互车道。
进一步的，执行送箱任务的AGV与执行装船任务的岸桥进行交互，在箱子离开AGV时，交互完成，将AGV的状态置为空闲状态。
一种自动化集装箱码头AGV调度系统，包括：AGV坐标获取模块，用于获取每台处于空闲状态的AGV的坐标；交互车道坐标获取模块，用于获取每台执行卸船任务的岸桥的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标；行车时间计算模块，用于计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间；匹配模块，用于为每个所述的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV；控制模块，用于控制处于空闲状态的AGV运行至与之匹配的空闲交互车道执行卸船任务。
进一步的，所述匹配模块还用于，若多个空闲交互车道匹配了同一台AGV，则选择AGV距离空闲交互车道行车时间最短的空闲交互车道进行匹配；其余空闲交互车道重新匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV。
优选的，所述匹配模块具体包括：排序单元，用于对所有的行车时间按照从小到大进行排序；匹配单元，用于从最小的行车时间开始，匹配空闲状态的AGV和空闲交互车道；若AGV/空闲交互车道已被匹配，则跳过该AGV/空闲交互车道。
进一步的，所述系统还包括：状态切换模块，用于在执行送箱任务的AGV与执行装船任务的岸桥交互完成后，将AGV的状态置为空闲状态。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的自动化集装箱码头AGV调度方法及系统，通过获取每台处于空闲状态的AGV的坐标以及每台执行卸船任务的岸桥的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标；处于空闲状态的AGV包括位于执行装船任务的岸桥下方的为该岸桥执行完送箱任务的空闲状态的AGV；计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间；为每个所述的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV；控制处于空闲状态的AGV运行至与之匹配的空闲交互车道执行卸船任务；本实施例的方法，解决了现有技术中AGV空驶时间长、利用率低的问题，有效缩短了AGV空驶时间，提高了AGV利用率，降低能耗，减少设备损耗，降低运营成本。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明提出的自动化集装箱码头AGV调度方法的一个实施例的流程图；
图2是本发明提出的自动化集装箱码头AGV调度系统的一个实施例的结构框图；
图3是码头海侧作业区域平面图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本发明作进一步详细说明。
本实施例的自动化集装箱码头AGV调度方法，主要包括下述步骤，参见图1所示。
步骤S1：获取每台处于空闲状态的AGV的坐标。
处于空闲状态的AGV包括位于执行装船任务的岸桥下方的为该岸桥执行完送箱任务的空闲状态的AGV、以及位于海侧AGV缓冲区的空闲状态的AGV。
执行送箱任务的AGV与执行装船任务的岸桥进行交互，在箱子离开AGV时，交互完成，将AGV的状态由工作状态变为空闲状态，以便于AGV及时接受新的任务，充分利用AGV。
海侧AGV缓冲区内停有多台空闲状态的AGV，该处的AGV处于空闲状态，等待分配任务。
第i台处于空闲状态的AGV记为ai，其坐标为ai(xi，yi)，i=1，2，3，……，N；N为处于空闲状态的AGV的数量。
步骤S2：获取每台执行卸船任务的岸桥的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标。
岸桥下方的区域包括岸桥同集卡的交互区域、岸桥同AGV的交互区域，参见图3所示，岸桥同AGV的交互区域包括多个用于与AGV进行交互的交互车道。在本实施例中，主要涉及与AGV进行交互的交互车道，后续提到的交互车道均为与AGV进行交互的交互车道。
当与AGV进行交互的交互车道内没有AGV时，该交互车道为空闲交互车道。
每台执行卸船任务的岸桥具有多个空闲交互车道，获取所有的执行卸船任务的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标。
第j个执行卸船任务的用于与AGV进行交互的空闲交互车道记为bj，其坐标为bj(Xi，Yi)，j=1，2，3，……，M；M为执行卸船任务的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的数量。一般情况下，空闲状态的AGV的数量N要大于空闲交互车道的数量M，否则会出现运力不足，严重影响码头作业效率。
例如，每个执行卸船任务的桥吊具有四个用于与AGV进行交互的交互车道。有的交互车道处于空闲状态，有的交互车道处于非空闲状态。
参见图3所示，桥吊STS101执行卸船任务，空闲交互车道有两个，记为：第1个执行卸船任务的空闲交互车道b1、第2个执行卸船任务的空闲交互车道b2，坐标分别为b1(X1，Y1)、b2(X2，Y2)。
桥吊STS102执行装船任务。
桥吊STS103执行卸船任务，空闲交互车道有一个，记为：第3个执行卸船任务的空闲交互车道b3，坐标为b3(X3，Y3)。
桥吊STS104执行装船任务。
桥吊STS105执行卸船任务，空闲交互车道有一个，记为：第4个执行卸船任务的空闲交互车道b4，坐标为b4(X4，Y4)。
步骤S3：计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间。
根据交互车道的进出方向计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间。
计算公式为：tij=sij/vi。
其中，tij为第i台处于空闲状态的AGV到第j个执行卸船任务的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的行车时间；
sij为第i台处于空闲状态的AGV到第j个执行卸船任务的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的行车距离；
vi为第i台处于空闲状态的AGV的行车速度。
步骤S4：为每个所述的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV。
也就是说，为每个执行卸船任务的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV。
在该步骤中，若多个空闲交互车道匹配了同一台AGV，则选择AGV距离空闲交互车道行车时间最短的空闲交互车道进行匹配；其余空闲交互车道重新匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV。
例如，空闲状态的AGV有5个：a1、a2、a3、a4、a5；空闲交互车道有4个：b1、b2、b3、b4。
对于空闲交互车道b1，5个AGV到该车道的行车时间分别为t11、t21、t31、t41、t51，这5个行车时间进行比较，t11最小，因此a1与b1匹配。
对于空闲交互车道b2，5个AGV到该车道的行车时间分别为t12、t22、t32、t42、t52，这5个行车时间进行比较，t22最小，因此a2与b2匹配。
对于空闲交互车道b3，5个AGV到该车道的行车时间分别为t13、t23、t33、t43、t53，这5个行车时间进行比较，t23最小，因此a2与b3匹配。
对于空闲交互车道b4，5个AGV到该车道的行车时间分别为t14、t24、t34、t44、t54，这5个行车时间进行比较，t44最小，因此a4与b4匹配。
由于空闲交互车道b2、b3均匹配了a2，则比较a2到车道b2、b3的行车时间，即比较t22与t23的大小，若t22＜t23，则将a2与b2匹配。其余的车道b1、b3、b4与a1、a3、a4、a5重新进行匹配。
采用上述设计，综合考虑所有的行车时间，实现合理匹配空闲状态的AGV以及空闲交互车道，缩短了空闲交互车道的等待时间，提高整个码头的作业效率。
作为本实施例的另一种优选方案，为了提高AGV与交互车道的匹配速度，该步骤S4具体包括下述步骤：
步骤S41：对所有的行车时间按照从小到大进行排序。
例如，空闲状态的AGV有5个：a1、a2、a3、a4、a5；空闲交互车道有4个：b1、b2、b3、b4。
5个AGV到b1的行车时间分别为t11、t21、t31、t41、t51；
5个AGV到b2的行车时间分别为t12、t22、t32、t42、t52；
5个AGV到b3的行车时间分别为t13、t23、t33、t43、t53；
5个AGV到b4的行车时间分别为t14、t24、t34、t44、t54。
所有的行车时间按照从小到大排序后为：t11＜t22＜t23＜t53＜t44＜t21＜t31＜t42＜t52＜t13＜t34＜t54＜t12＜t32＜t33＜t43＜t14＜t24＜t41＜t51。
步骤S42：从最小的行车时间开始，匹配空闲状态的AGV和空闲交互车道；若AGV/空闲交互车道已被匹配，则跳过该AGV/空闲交互车道。
由于t11对应于a1和b1，因此a1与b1匹配；
由于t22对应于a2和b2，因此a2与b2匹配；
由于t23对应于a2和b3，由于a2已被匹配，则跳过；
由于t53对应于a5和b3，因此a5与b3匹配；
由于t44对应于a4和b4，因此a4与b4匹配。
当所有的空闲状态的AGV全部匹配，或者所有的空闲交互车道全部匹配后，则停止匹配。例如，a4与b4匹配结束后，四个空闲交互车道均已匹配完成，则结束该步骤。
通过采用S41-S42，实现AGV与空闲交互车道的快速匹配，提高匹配速度，缩短了空闲交互车道等待时间，提高作业效率。
步骤S5：控制处于空闲状态的AGV运行至与之匹配的空闲交互车道执行卸船任务。
由于空闲交互车道与运行时间最短的空闲状态AGV相匹配，因此，空闲状态AGV可以快速运行至匹配的空闲交互车道，执行卸船任务。当空闲状态AGV驶入空闲交互车道时，该空闲交互车道的状态改为工作状态。岸桥将船上的集装箱运送至下方的AGV，当集装箱放置到AGV上时，AGV由空闲状态改为工作状态，AGV驶离交互车道后，该交互车道的状态改为空闲状态。
本实施例的自动化集装箱码头AGV调度方法，通过获取每台处于空闲状态的AGV的坐标以及每台执行卸船任务的岸桥的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标；处于空闲状态的AGV包括位于执行装船任务的岸桥下方的为该岸桥执行完送箱任务的空闲状态的AGV；计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间；为每个所述的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV；控制处于空闲状态的AGV运行至与之匹配的空闲交互车道执行卸船任务；本实施例的方法，解决了现有技术中AGV空驶时间长、利用率低的问题，有效缩短了AGV空驶时间，提高AGV利用率，降低能耗，减少设备损耗，降低运营成本。
本实施例方法，缩短了AGV空驶时间，提高了AGV利用率，减少了AGV电量损耗，在同样作业量的情况下，可以减少AGV的使用数量，降低作业成本。
基于上述自动化集装箱码头AGV调度方法的设计，本实施例还提出了一种自动化集装箱码头AGV调度系统，包括AGV坐标获取模块、交互车道坐标获取模块、行车时间计算模块、匹配模块、控制模块，参见图2所示。
AGV坐标获取模块，用于获取每台处于空闲状态的AGV的坐标；
交互车道坐标获取模块，用于获取每台执行卸船任务的岸桥的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标；
行车时间计算模块，用于计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间；
匹配模块，用于为每个所述的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV；
控制模块，用于控制处于空闲状态的AGV运行至与之匹配的空闲交互车道执行卸船任务。
所述匹配模块还用于，若多个空闲交互车道匹配了同一台AGV，则选择AGV距离空闲交互车道行车时间最短的空闲交互车道进行匹配；其余空闲交互车道重新匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV。
所述匹配模块具体包括：排序单元，用于对所有的行车时间按照从小到大进行排序；匹配单元，用于从最小的行车时间开始，匹配空闲状态的AGV和空闲交互车道；若AGV/空闲交互车道已被匹配，则跳过该AGV/空闲交互车道。
所述系统还包括：状态切换模块，用于在执行送箱任务的AGV与执行装船任务的岸桥交互完成后，将AGV的状态置为空闲状态。
具体的自动化集装箱码头AGV调度系统的工作过程，已经在上述自动化集装箱码头AGV调度方法中详述，此处不予赘述。
本实施例的自动化集装箱码头AGV调度系统，通过获取每台处于空闲状态的AGV的坐标以及每台执行卸船任务的岸桥的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标；处于空闲状态的AGV包括位于执行装船任务的岸桥下方的为该岸桥执行完送箱任务的空闲状态的AGV；计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间；为每个所述的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV；控制处于空闲状态的AGV运行至与之匹配的空闲交互车道执行卸船任务；解决了现有技术中AGV空驶时间长、利用率低的问题，有效缩短了AGV空驶时间，提高AGV利用率，降低能耗，减少设备损耗，降低运营成本。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种自动化集装箱码头AGV调度方法，其特征在于：包括：
（1）获取每台处于空闲状态的AGV的坐标，以及每台执行卸船任务的岸桥的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标；
所述处于空闲状态的AGV包括位于执行装船任务的岸桥下方的为该岸桥执行完送箱任务的空闲状态的AGV；
（2）计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间；
（3）为每个所述的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV；
（4）控制处于空闲状态的AGV运行至与之匹配的空闲交互车道执行卸船任务。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）还包括：
若多个空闲交互车道匹配了同一台AGV，则选择AGV距离空闲交互车道行车时间最短的空闲交互车道进行匹配；
其余空闲交互车道重新匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤（3）具体包括：
对所有的行车时间按照从小到大进行排序；
从最小的行车时间开始，匹配空闲状态的AGV和空闲交互车道；若AGV/空闲交互车道已被匹配，则跳过该AGV/空闲交互车道。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：执行送箱任务的AGV与执行装船任务的岸桥进行交互，在箱子离开AGV时，交互完成，将AGV的状态置为空闲状态。
5.一种自动化集装箱码头AGV调度系统，其特征在于：包括：
AGV坐标获取模块，用于获取每台处于空闲状态的AGV的坐标；
交互车道坐标获取模块，用于获取每台执行卸船任务的岸桥的用于与AGV进行交互的空闲交互车道的坐标；
行车时间计算模块，用于计算每台处于空闲状态的AGV到每个所述的空闲交互车道的行车时间；
匹配模块，用于为每个所述的空闲交互车道匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV；
控制模块，用于控制处于空闲状态的AGV运行至与之匹配的空闲交互车道执行卸船任务。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述匹配模块还用于，若多个空闲交互车道匹配了同一台AGV，则选择AGV距离空闲交互车道行车时间最短的空闲交互车道进行匹配；其余空闲交互车道重新匹配行车时间最短的处于空闲状态的AGV。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述匹配模块具体包括：
排序单元，用于对所有的行车时间按照从小到大进行排序；
匹配单元，用于从最小的行车时间开始，匹配空闲状态的AGV和空闲交互车道；若AGV/空闲交互车道已被匹配，则跳过该AGV/空闲交互车道。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述系统还包括：
状态切换模块，用于在执行送箱任务的AGV与执行装船任务的岸桥交互完成后，将AGV的状态置为空闲状态。
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