循环优化的垃圾收集转运规划方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种循环优化的垃圾收集转运规划方法及系统，通过片区划分、片区路径规划、中转站设置、停车点设定、路径重新规划，根据一个区域内需要清运的垃圾点及产生垃圾量，本发明运用成本最优化原则，计算为完成垃圾清运任务所需要的垃圾清运车型号及数量，规划需要建设的中转站规格、数量和选址，计算所需要的中转车的数量，并安排每一辆垃圾清运车及中转车的日常路线规划。本发明可以在较优成本范围内，解决区域内垃圾清运中转规划问题，并测算整体运营成本。
【专利说明】
循环优化的垃圾收集转运规划方法及系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种循环优化的垃圾收集转运规划方法及系统。
【背景技术】
[0002]随着我国城市化进程的不断加快，城市环境卫生水平也越来越受到社会的关注，居民产生的垃圾量日益增多，垃圾收运压力加大，需要有高效的算法和系统提高垃圾收运效率。
[0003]垃圾收运分为垃圾收集点、垃圾站和垃圾转运站，前两者仅是垃圾中间收集设施，后者是具备收集与处理功能的环卫设施。
[0004]垃圾收集一般采用固定容器收集法，由垃圾车收集各点垃圾，直到达到垃圾车的最大容量返回中转站或处理厂，清空垃圾车后继续到下一集装点收集，如图1，如此重复进行垃圾清运。因此，如何在较优成本范围内，解决区域内垃圾清运中转规划问题是在城市垃圾处理过程中应当予以考虑并解决的问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种循环优化的垃圾收集转运规划方法及系统解决如何在较优成本范围内，解决区域内垃圾清运中转规划问题。
[0006]本发明的技术解决方案是:
一种循环优化的垃圾收集转运规划方法，包括:
51、片区划分，对垃圾收集点划分片区，每个片区包含的垃圾收集点的垃圾量由一趟车次完成收运；
52、片区路径规划，对每个片区按旅行商问题计算路径，使用模拟退火算法实现，找到旅行商问题的较优解，估算每个片区垃圾收运的作业时长；
53、中转站设置，按照成本节约原则，计算规划的中转站数量及位置；
54、停车点设定，根据停车场实际情况，设置若干停车点，计算每条路线所花时间，计算所需车辆数，为每辆车分配停车点和清运区域，中转站或处置点；
55、路径重新规划，加入停车点、中转站，对每个片区重新规划路径，确定片区内每个出发点和结束点位置，根据旅行商问题重新规划片区内路径。
[0007]进一步地，步骤SI中，片区划分具体为
511、设置初始规划片区占重比例；
512、规划片区，取处置点最远未划区垃圾收集点，按照取点规则逐步扩点，直到包含的重量达到一车的载重量；
513、剩下垃圾收集点重量少于空闲比例时，根据就近原则并并保证各片区重量不超标将各剩下垃圾收集点划分到各片区；
514、偏离垃圾收集点调整，一个垃圾收集点若离本身所属片区较远，而离另外片区较近，尝试将垃圾收集点划归到较近片区，片区进入新垃圾收集点后，若超重，将一个或多个距离增量最小的点置换到别的片区，直到置换结束，计算减少的点距，如小于O，复原到原来区域;循环离心点交换，直至所有垃圾收集点不能交换，片区划分结束。
[0008]进一步地，步骤Sll中，设置初始规划片区占重比例为车辆载重量的80%。
[0009]进一步地，步骤S12中，取点规则具体为:
5121、以现有点产生一个凸多边形，取凸多边形内未包含的点，若取点后，超重，逐步去除凸多边形顶点，凸多边形顶点为离规划区最远距离点，直至不超重；
5122、取离点集最近的一点加入片区，若重量超重，尝试加入距离其次的后续3个点，不能满足，划区结束，否则进入S121。
[0010]进一步地，步骤S3具体为:
遍历作业点，取一个作为中转站位置，判断所有线路直运或者送到该中转站更节约成本，设置路线中转站信息，中转站按总量需要的最大规格配置；
继续增加中转站，直到无可节约成本；
计算中转站到处置点的运输车辆。
[0011 ] 一种循环优化的垃圾收集转运规划系统，包括:
片区划分模块:对垃圾收集点划分片区，每个片区包含的垃圾收集点的垃圾量由一趟车次完成收运；
片区路径规划模块:对每个片区按旅行商问题计算路径，使用模拟退火算法实现，找到旅行商问题的较优解，估算每个片区垃圾收运的作业时长；
中转站设置模块:按照成本节约原则，计算规划的中转站数量及位置；
停车点设定模块:根据停车场实际情况，设置若干停车点，计算每条路线所花时间，计算所需车辆数，为每辆车分配停车点和清运区域，中转站或处置点；
路径重新规划模块:加入停车点、中转站，对每个片区重新规划路径，确定片区内每个出发点和结束点位置，根据旅行商问题重新规划片区内路径。
[0012]进一步地，片区划分模块中进行划分片区具体为:
511、设置初始规划片区占重比例；
512、规划片区，取处置点最远未划区垃圾收集点，按照取点规则逐步扩点，直到包含的重量达到一车的载重量；
513、剩下垃圾收集点重量少于空闲比例时，根据就近原则并并保证各片区重量不超标将各剩下垃圾收集点划分到各片区；
514、偏离垃圾收集点调整，一个垃圾收集点若离本身所属片区较远，而离另外片区较近，尝试将垃圾收集点划归到较近片区，片区进入新垃圾收集点后，若超重，将一个或多个距离增量最小的点置换到别的片区，直到置换结束，计算减少的点距，如小于0，复原到原来区域;循环离心点交换，直至所有垃圾收集点不能交换，片区划分结束。
[0013]进一步地，取点规则具体为:
5121、以现有点产生一个凸多边形，取凸多边形内未包含的点，若取点后，超重，逐步去除凸多边形顶点，凸多边形顶点为离规划区最远距离点，直至不超重；
5122、取离点集最近的一点加入片区，若重量超重，尝试加入距离其次的后续3个点，不能满足，划区结束，否则进入S121。
[0014]进一步地，中转站设置模块中进行中转站设置具体为: 遍历作业点，取一个作为中转站位置，判断所有线路直运或者送到该中转站更节约成本，设置路线中转站信息，中转站按总量需要的最大规格配置；
继续增加中转站，直到无可节约成本；
计算中转站到处置点的运输车辆。
[0015]本发明的有益效果是:该种循环优化的垃圾收集转运规划方法及系统，根据一个区域内需要清运的垃圾点及产生垃圾量，运用成本最优化原则，计算为完成垃圾清运任务所需要的垃圾清运车型号及数量，规划需要建设的中转站规格、数量和选址，计算所需要的中转车的数量，并安排每一辆垃圾清运车及中转车的日常路线规划。本发明可以在较优成本范围内，解决区域内垃圾清运中转规划问题，并测算整体运营成本。本发明属于计算机软件及人工智能技术领域，运用神经网络，自适应震荡回馈机制，解决规划算法中组合爆炸问题。
【附图说明】
[0016]图1是垃圾收集与垃圾清运的说明示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例
[0018]—种循环优化的垃圾收集转运规划方法，根据一个区域内需要清运的垃圾点及产生垃圾量，运用成本最优化原则，计算为完成垃圾清运任务所需要的垃圾清运车型号及数量，规划需要建设的中转站规格、数量和选址，计算所需要的中转车的数量，并安排每一辆垃圾清运车及中转车的日常路线规划。实施例可以在较优成本范围内，解决区域内垃圾清运中转规划问题，并测算整体运营成本。本发明属于计算机软件及人工智能技术领域，运用神经网络，自适应震荡回馈机制，解决规划算法中组合爆炸问题。
[0019]第一步，根据所有垃圾收集点，划分片区，每个片区包含的垃圾收集点的垃圾量需要一趟车次完成收运，并且各垃圾收集点地理分布尽量靠近，以方便收集。
[0020]片区划分方法如下:
设置初始规划片区占重比例，如车辆载重量的80%。
[0021]规划片区，取处置点最远未划区作业点，逐步扩点，直到包含的重量达到一车的载重量。取点规则:I.以现有点产生一个凸多边形，取凸多边形内未包含的点，若取点后，超重，逐步去除凸多边形顶点(顶点为离规划区最远距离点)，直至不超重;2.取离点集最近的一点加入片区，若重量超重，尝试加入距离其次的后续3个点，不能满足，划区结束，否则进
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[0022]剩下点重量少于空闲比例时，如15%，各点根据就近原则划分到各片区，各片区重量不超标；
偏离点调整，一个点若离本身所属片区较远，而离另外片区较近，可以尝试划归到较近片区，片区进入新点后，若超重，找一个或多个距离增量最小的点置换到别的区域，直到置换结束，计算减少的点距，如小于0，复原到原来区域;循环离心点交换，直至所有点不能交换，片区划分结束。
[0023]第二步，片区路径规划，对每个片区，按旅行商问题TSP问题计算路径，本发明使用模拟退火算法实现，能快速找到TSP问题的较优解。这样能大致估算每个片区垃圾收运的作业时长。
[0024]第三步，中转站设置，按照成本节约原则，计算可以规划的中转站数量及位置，步骤如下:
遍历作业点，取一个作为中转站位置，判断所有线路直运或者送到中转更节约成本，设置路线中转站信息，可为空，中转站按总量需要的最大规格配置，可配置多个；
继续增加中转站，直到无可节约成本；
计算中转站到处置点的运输车辆。
[0025]第四步，停车点设定，根据停车场实际情况，人工设置若干停车点，计算每条路线所花时间，计算所需车辆数，为每辆车分配停车点和清运区域，中转站或处置点。
[0026]第五步，路径重新规划，加入停车点，中转站，对每个片区重新规划路径，确定片区内每个出发点和结束点位置，根据TSP问题重新规划片区内路径。
[0027]
一种循环优化的垃圾收集转运规划系统，包括:
片区划分模块:对垃圾收集点划分片区，每个片区包含的垃圾收集点的垃圾量由一趟车次完成收运；
片区路径规划模块:对每个片区按旅行商问题计算路径，使用模拟退火算法实现，找到旅行商问题的较优解，估算每个片区垃圾收运的作业时长；
中转站设置模块:按照成本节约原则，计算规划的中转站数量及位置；
停车点设定模块:根据停车场实际情况，设置若干停车点，计算每条路线所花时间，计算所需车辆数，为每辆车分配停车点和清运区域，中转站或处置点；
路径重新规划模块:加入停车点、中转站，对每个片区重新规划路径，确定片区内每个出发点和结束点位置，根据旅行商问题重新规划片区内路径。
[0028]片区划分模块中进行划分片区具体为:
511、设置初始规划片区占重比例；
512、规划片区，取处置点最远未划区垃圾收集点，按照取点规则逐步扩点，直到包含的重量达到一车的载重量；
513、剩下垃圾收集点重量少于空闲比例时，根据就近原则并并保证各片区重量不超标将各剩下垃圾收集点划分到各片区；
514、偏离垃圾收集点调整，一个垃圾收集点若离本身所属片区较远，而离另外片区较近，尝试将垃圾收集点划归到较近片区，片区进入新垃圾收集点后，若超重，将一个或多个距离增量最小的点置换到别的片区，直到置换结束，计算减少的点距，如小于0，复原到原来区域;循环离心点交换，直至所有垃圾收集点不能交换，片区划分结束。
[0029]取点规则具体为:
5121、以现有点产生一个凸多边形，取凸多边形内未包含的点，若取点后，超重，逐步去除凸多边形顶点，凸多边形顶点为离规划区最远距离点，直至不超重；
5122、取离点集最近的一点加入片区，若重量超重，尝试加入距离其次的后续3个点，不能满足，划区结束，否则进入S121。
[0030 ]中转站设置模块中进行中转站设置具体为:
遍历作业点，取一个作为中转站位置，判断所有线路直运或者送到该中转站更节约成本，设置路线中转站信息，中转站按总量需要的最大规格配置；
继续增加中转站，直到无可节约成本；
计算中转站到处置点的运输车辆。
【主权项】
1.一种循环优化的垃圾收集转运规划方法，其特征在于，包括: 51、片区划分，对垃圾收集点划分片区，每个片区包含的垃圾收集点的垃圾量由一趟车次完成收运； 52、片区路径规划，对每个片区按旅行商问题计算路径，使用模拟退火算法实现，找到旅行商问题的较优解，估算每个片区垃圾收运的作业时长； 53、中转站设置，按照成本节约原则，计算规划的中转站数量及位置； 54、停车点设定，根据停车场实际情况，设置若干停车点，计算每条路线所花时间，计算所需车辆数，为每辆车分配停车点和清运区域，中转站或处置点； 55、路径重新规划，加入停车点、中转站，对每个片区重新规划路径，确定片区内每个出发点和结束点位置，根据旅行商问题重新规划片区内路径。2.如权利要求1所述的循环优化的垃圾收集转运规划方法，其特征在于:步骤SI中，片区划分具体为 SI 1、设置初始规划片区占重比例； 512、规划片区，取处置点最远未划区垃圾收集点，按照取点规则逐步扩点，直到包含的重量达到一车的载重量； 513、剩下垃圾收集点重量少于空闲比例时，根据就近原则并并保证各片区重量不超标将各剩下垃圾收集点划分到各片区； 514、偏离垃圾收集点调整，一个垃圾收集点若离本身所属片区较远，而离另外片区较近，尝试将垃圾收集点划归到较近片区，片区进入新垃圾收集点后，若超重，将一个或多个距离增量最小的点置换到别的片区，直到置换结束，计算减少的点距，如小于O，复原到原来区域;循环离心点交换，直至所有垃圾收集点不能交换，片区划分结束。3.如权利要求2所述的循环优化的垃圾收集转运规划方法，其特征在于:步骤SII中，设置初始规划片区占重比例为车辆载重量的80%。4.如权利要求2所述的循环优化的垃圾收集转运规划方法，其特征在于:步骤S12中，取点规则具体为: 5121、以现有点产生一个凸多边形，取凸多边形内未包含的点，若取点后，超重，逐步去除凸多边形顶点，凸多边形顶点为离规划区最远距离点，直至不超重； 5122、取离点集最近的一点加入片区，若重量超重，尝试加入距离其次的后续3个点，不能满足，划区结束，否则进入S121。5.如权利要求1-4任一项所述的循环优化的垃圾收集转运规划方法，其特征在于，步骤S3具体为: 遍历作业点，取一个作为中转站位置，判断所有线路直运或者送到该中转站更节约成本，设置路线中转站信息，中转站按总量需要的最大规格配置； 继续增加中转站，直到无可节约成本； 计算中转站到处置点的运输车辆。6.一种循环优化的垃圾收集转运规划系统，其特征在于，包括: 片区划分模块:对垃圾收集点划分片区，每个片区包含的垃圾收集点的垃圾量由一趟车次完成收运； 片区路径规划模块:对每个片区按旅行商问题计算路径，使用模拟退火算法实现，找到旅行商问题的较优解，估算每个片区垃圾收运的作业时长； 中转站设置模块:按照成本节约原则，计算规划的中转站数量及位置； 停车点设定模块:根据停车场实际情况，设置若干停车点，计算每条路线所花时间，计算所需车辆数，为每辆车分配停车点和清运区域，中转站或处置点； 路径重新规划模块:加入停车点、中转站，对每个片区重新规划路径，确定片区内每个出发点和结束点位置，根据旅行商问题重新规划片区内路径。7.如权利要求6所述的循环优化的垃圾收集转运规划系统，其特征在于:片区划分模块中进行划分片区具体为: SI 1、设置初始规划片区占重比例； 512、规划片区，取处置点最远未划区垃圾收集点，按照取点规则逐步扩点，直到包含的重量达到一车的载重量； 513、剩下垃圾收集点重量少于空闲比例时，根据就近原则并并保证各片区重量不超标将各剩下垃圾收集点划分到各片区； 514、偏离垃圾收集点调整，一个垃圾收集点若离本身所属片区较远，而离另外片区较近，尝试将垃圾收集点划归到较近片区，片区进入新垃圾收集点后，若超重，将一个或多个距离增量最小的点置换到别的片区，直到置换结束，计算减少的点距，如小于O，复原到原来区域;循环离心点交换，直至所有垃圾收集点不能交换，片区划分结束。8.如权利要求7所述的循环优化的垃圾收集转运规划系统，其特征在于:步骤S12中，取点规则具体为: 5121、以现有点产生一个凸多边形，取凸多边形内未包含的点，若取点后，超重，逐步去除凸多边形顶点，凸多边形顶点为离规划区最远距离点，直至不超重； 5122、取离点集最近的一点加入片区，若重量超重，尝试加入距离其次的后续3个点，不能满足，划区结束，否则进入S121。9.如权利要求6-8任一项所述的循环优化的垃圾收集转运规划系统，其特征在于:中转站设置模块中进行中转站设置具体为: 遍历作业点，取一个作为中转站位置，判断所有线路直运或者送到该中转站更节约成本，设置路线中转站信息，中转站按总量需要的最大规格配置； 继续增加中转站，直到无可节约成本； 计算中转站到处置点的运输车辆。
【文档编号】G06Q50/26GK105956695SQ201610269602
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】程倬, 范延军, 张雷
【申请人】苏州市伏泰信息科技股份有限公司