一種基于遺傳算法的優(yōu)化輸變電工程施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于輸變電施工監(jiān)理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于遺傳算法的優(yōu)化輸變 電工程施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在輸變電工程施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃制定過(guò)程中，首先根據(jù)工程的施工順序關(guān)系繪制網(wǎng)絡(luò) 計(jì)劃圖，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)時(shí)間和確定關(guān)鍵路線，得到一個(gè)初始的計(jì)劃方案，再根據(jù)計(jì)劃的具體要 求，綜合考慮進(jìn)度、資源利用、降低費(fèi)用等目標(biāo)，對(duì)初始計(jì)劃方案進(jìn)行調(diào)整和完善，即進(jìn)行網(wǎng) 絡(luò)計(jì)劃優(yōu)化。資源優(yōu)化的目的是，在資源有限條件下，尋求完成計(jì)劃的最短工期，或者在規(guī) 定工期條件下，力求資源均衡消耗；優(yōu)化過(guò)程是利用時(shí)差，不斷改進(jìn)初始網(wǎng)絡(luò)方案，在滿足 既定條件下，按某一個(gè)或幾個(gè)衡量指標(biāo)來(lái)尋求最優(yōu)的方案；為了更好地實(shí)現(xiàn)輸變電工程網(wǎng) 絡(luò)計(jì)劃優(yōu)化，設(shè)計(jì)出一種快速、有效的優(yōu)化方法具有極為廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于遺傳算法的優(yōu)化輸變電工程 施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃方法。
[0004] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于遺傳算法的優(yōu)化輸變電工程施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃 方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：
[0005] 步驟1)資源均衡優(yōu)化問(wèn)題分析：
[0006] 在給定初始網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的條件下，設(shè)每道工序所需資源量是事先確定的，網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃 的時(shí)間參數(shù)也可通過(guò)計(jì)算事先得到，進(jìn)行一維資源均衡優(yōu)化，由此獲得單位時(shí)間資源消耗 的方差最小值；
[0007] 步驟2)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃遺傳染色體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
[0008] 以每道工序的實(shí)際開(kāi)工時(shí)間作為變量，并占用一個(gè)單元，按照工序的編號(hào)順序?qū)?所有工序排列成一行，形成遺傳染色體串；
[0009] 步驟3)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃遺傳編碼設(shè)計(jì)：
[0010] 依據(jù)步驟1)的資源均衡優(yōu)化結(jié)果，針對(duì)上述遺傳染色體進(jìn)行編碼處理；
[0011] 步驟4)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的約束條件處理：
[0012] 將約束分為兩種不同的類型：
[0013] 基本約束：直接來(lái)自環(huán)境向系統(tǒng)提供的實(shí)例，標(biāo)志變量定義域范圍的約束；
[0014] 屬性約束：定義在基本約束集上，反映變量間制約關(guān)系的約束；
[0015] 設(shè)定資源約束方程中：TE < TS < TL為基本約束；其它約束則設(shè)定為屬性約束；本 發(fā)明從基本約束出發(fā)，設(shè)計(jì)編碼范圍，并產(chǎn)生隨機(jī)個(gè)體的種群，進(jìn)行遺傳進(jìn)化，然后對(duì)產(chǎn)生 的子個(gè)體進(jìn)行篩選，對(duì)不滿足屬性約束的個(gè)體采用修復(fù)算子加以處理。
[0016] 在步驟1)中，所述的進(jìn)行一維資源均衡優(yōu)化，由此獲得單位時(shí)間資源消耗的方差 最小值minF的數(shù)學(xué)模型為： CN 105117800 A 說(shuō)明書(shū) 2/4 頁(yè)
[0019] 其中：T為工程規(guī)定的工期；R(t)為工程t時(shí)刻的資源消耗強(qiáng)度；Rm為工程平均資 源消耗強(qiáng)度；R(i-j)表示（i_j)工序的單位時(shí)間資源消耗量；TE(i-j)表示（i_j)工序的最 早可能開(kāi)工時(shí)間；TL(i-j)表示（i-j)工序的最遲必須開(kāi)工時(shí)間；Ts(i-j)表示（i-j)工序 的實(shí)際開(kāi)工時(shí)間；T(i-j)表示（i-j)工序的工期；(k-i)為（i-j)工序的緊前工序；S(i-j) 為（i-j)工序的松馳時(shí)間；N為工序的總數(shù)。
[0020] 在步驟2)中，所述的遺傳染色體串如下表所示：
[0022] 在步驟3)中，所述的編碼處理的具體方法為：染色體中的每一段代表一個(gè) 工序的開(kāi)工時(shí)間，它的取值范圍為T(mén)s (i-j) e [TE (i-j)，TL (i-j)]，令Τ' s (i-j)= Ts (i-j)-TE (i-j)表示開(kāi)工時(shí)間的相對(duì)值，則：0彡Τ' s彡S (i-j)，將Iw s (i-j)的二進(jìn)制 編碼放入染色體段中，則它唯一確定了（i-j)工序的開(kāi)工時(shí)間，它的編碼長(zhǎng)度由松馳時(shí)間 S(i-j)決定；對(duì)于S(i-j)為零的工序，由于沒(méi)有調(diào)整的余地，將其先從染色體結(jié)構(gòu)中除去。
[0023] 在步驟4)中，所述的修復(fù)算子的工作過(guò)程如下：
[0024] 4. 1)將個(gè)體解碼返回原變量組TS (i-j);
[0025] 4. 2)對(duì)所有工序逐一判斷是否滿足約束條件：
[0026] max {Ts (k_i)+T (k_i)} < Ts (i_j)，
[0027] 如果不滿足，則強(qiáng)行改變Ts (i-j)使等號(hào)成立；
[0028] 4. 3)將改變后的變量組重新譯碼為染色體串，再放入新的種群中。
[0029] 本發(fā)明提供的基于遺傳算法的優(yōu)化輸變電工程施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃方法應(yīng)用遺傳算法 進(jìn)行輸變電工程網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃資源均衡優(yōu)化，具有速度快、效率高，結(jié)果穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，尤其 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃有較大調(diào)整余地時(shí)，更顯示出優(yōu)勢(shì)，在大型輸變電工程優(yōu)化復(fù)雜問(wèn)題中有著廣 泛的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為本發(fā)明提供的基于遺傳算法的優(yōu)化輸變電工程施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃方法中修復(fù) 算子處理方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的基于遺傳算法的優(yōu)化輸變電工程施 工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0032] 本發(fā)明提供的基于遺傳算法的優(yōu)化輸變電工程施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃方法包括按順序進(jìn) 行的下列步驟：
[0033] 步驟1)資源均衡優(yōu)化問(wèn)題分析：
[0034] 在給定初始網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的條件下，設(shè)每道工序所需資源量是事先確定的，網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃 的時(shí)間參數(shù)也可通過(guò)計(jì)算事先得到，進(jìn)行一維資源均衡優(yōu)化，由此獲得單位時(shí)間資源消耗 的方差最小值；
[0035] 步驟2)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃遺傳染色體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
[0036] 以每道工序的實(shí)際開(kāi)工時(shí)間作為變量，并占用一個(gè)單元，按照工序的編號(hào)順序?qū)?所有工序排列成一行，形成遺傳染色體串；
[0037] 步驟3)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃遺傳編碼設(shè)計(jì)：
[0038] 依據(jù)步驟1)的資源均衡優(yōu)化結(jié)果，針對(duì)上述遺傳染色體進(jìn)行編碼處理；
[0039] 步驟4)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃的約束條件處理：
[0040] 在優(yōu)化問(wèn)題中對(duì)約束條件的處理，用遺傳算法進(jìn)行搜索時(shí)通常有兩種策略：一是 不允許搜索進(jìn)入不合法區(qū)域，讓群體中的所有個(gè)體均滿足給定的約束，并要求產(chǎn)生的子代 也滿足給定約束：二是允許在一定程度上偏離合法區(qū)域，群體中的個(gè)體可以在一定程度 上違反給定的約束，但必須在個(gè)體的適應(yīng)度計(jì)算上體現(xiàn)違反的程度，一般通過(guò)懲罰項(xiàng)來(lái)實(shí) 現(xiàn)；
[0041] 但是，該問(wèn)題中的約束表明，緊前工序的開(kāi)工時(shí)間的確定，對(duì)緊后工序的開(kāi)工時(shí)間 的取值范圍產(chǎn)生影響，這是一種高度遺傳隱匿問(wèn)題，問(wèn)題解的字符串表示中各位取值間相 互影響，很難將問(wèn)題分為幾個(gè)相互獨(dú)立的問(wèn)題加以解決，使得兩個(gè)有效解的子集部分組合 后難以保證產(chǎn)生新的有效解（遺傳操作后可能使前面工序的完工時(shí)間與后面工序的開(kāi)工 時(shí)間發(fā)生沖突），不允許進(jìn)入不合法區(qū)域?qū)?dǎo)致搜索無(wú)法正常進(jìn)行，而采用懲罰函數(shù)方法 則無(wú)法工作.
[0042] 為了充分利用問(wèn)題