基于双向匹配的船岸间锚地申请与分配系统及方法

本发明涉及到码头管理与泊位分配优化领域，具体涉及一种基于双向匹配的船岸间锚地 申请与分配系统及方法。

不断增长的航运业务使得锚泊资源严重紧缺、锚泊程序不规范，无序锚泊现象严重，加 之锚泊调度不合理，导致锚泊船舶发走锚、占越航道锚泊等现象频发。因此，对船舶锚泊进 行有效匹配调度管理与优化十分必要。目前在长江上游港口锚地资源调度方面主要是由船舶 事先进行报告，然后再由海事部门负责锚地以及锚位的分配，这种机制程序繁琐，人为因素 影响较大，引发锚位冲突的风险较大。

根据国际海事组织(IMO)的要求，现行的船舶(500总吨以上)必须安装AIS通讯设备， 用于船-船和船-岸通讯。国家海事局也要求国内船舶在2010年以后必须安装AIS、电子航道 图和VHF语音通话设备，这些设备为岸基和船舶之间实现控制指挥提供了条件。

国内外学者对码头或锚地的泊位分配做了大量的研究，上海海事大学张茂林等提出了建 立基于遗传算法的散货码头泊位快速分配系统的方法，并结合天津港煤码头的具体实例对泊 位快速分配的方法进行了说明。李璨等(专利：CN103295061A)提出了一种基于自适应蚁 算法的船舶调度方法，并拿该方法与基本蚁算法和遗传算法进行了比较分析；上海海事大 学邬惠国等(专利号：CN102306352A)发明了一种船舶调配方案自动化生成方法，建立了相 应的调度优化系统能自动生成最优航线并可对其进行验证。这些研究大都是在传统理论方法 分基础上的改进优化，理论性较强。

目前长江上游锚地泊位申请与分配是通过人工的方式完成。此种方法操作不便，容易发 生错误，且不利于事后停泊信息统计查询。海事部门工作人员根据自己的工作经验做出判断 完成锚位分配，缺乏成熟和标准化的模型和方法，准确度较低，对锚泊指挥人员的工作经验 依赖性较高。此外，船舶锚泊过程优化程度不足，基本是先到先停的原则，对水位变化的影 响、锚泊时间、船方需求以及锚泊后续的优化考虑较少。

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于双向匹配的船岸间锚地申请与分配系统及方 法，能够给待泊船舶提供更合适的可用锚地。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于双向匹配的船岸间锚地申请 与分配系统，其特征在于：它包括基于现行的船舶AIS通讯、电子航道图和公众无线数据网 络连接的以下模块：

设置在各船舶上的锚地申请系统，用于管理本船信息，发送锚地申请请求，接收目前可 用锚地资源列表，发送根据目前可用锚地资源列表选择的锚地信息，发送停泊信息、离泊信 息；

设置在岸基管理方的港口信息库，用于存储已知港口列表及各港口的上游航道里程；各 港口的上游航道里程指该港口与上游航道的起点之间的航道里程；

设置在岸基管理方的锚地信息库，用于存储和更新港区当前通航水位信息、锚地资源列 表、锚地属性以及锚地使用情况；以及

设置在岸基管理方的岸基锚地资源匹配系统，用于接收锚地申请请求，根据锚地申请请 求及锚地信息库的内容，按制定的算法流程，对现有锚地资源进行分配和调度，得出目前可 用锚地资源列表，发送给锚地申请系统，接收锚地申请系统从目前可用锚地资源列表选出的 锚地信息，并发送给锚地信息库更新，接收停泊信息、离泊信息并更新锚地信息库；

所述的算法流程如下：

根据锚地申请请求及锚地信息库的内容选出所有符合要求的可用锚地；

对每个可用锚地，分别计算该可用锚地与发送锚地申请请求的船舶的目的港之间的距离， 以及发送锚地申请请求的船舶到达该锚地的预计时间；

采用无量纲线性加权和法计算每个可用锚地的无量纲变量，按无量纲变量的大小对所有 符合要求的可用锚地进行排序，无量纲变量越小，对应的可用锚地的优先级越高；

选择优先级最高的若干个可用锚地及其信息生成目前可用锚地资源列表，个数为预设值。

按上述系统，所述的锚地申请请求包含本船舶信息、目的港、所需锚地水位、停泊时长、 预约停泊时间；本船舶信息包含船舶标识、载货种类、船舶位置信息、当前航速；

所述的锚地属性包括锚地名称、适用载货种类、锚地相对上游航道起点的里程、锚地当 前水深、锚位信息，每个锚位信息包括锚位名称、锚位适用水位、锚位状态、所停船舶标识、 锚位释放时间。

利用上述系统实现的船岸间锚地申请与分配方法，其特征在于：它包含以下步骤：

S1、提出锚地申请请求：

设置在各船舶上的锚地申请系统向设置在岸基管理方的岸基锚地资源匹配系统提出锚地 申请请求，锚地申请请求包含本船舶信息、目的港、所需锚地水位、停泊时长、预约停泊时 间；本船舶信息包含船舶标识、载货种类、船舶位置信息、当前航速；

S2、推送目前可用锚地资源列表：

岸基锚地资源匹配系统接收各待泊船舶的锚地申请请求，根据锚地申请请求及锚地信息 库的内容，按制定的算法流程，对现有锚地资源进行分配和调度，得出目前可用锚地资源列 表，发送给对应的锚地申请系统；

所述的算法流程如下：

根据锚地申请请求及锚地信息库的内容选出所有符合要求的可用锚地；

对每个可用锚地，分别计算该可用锚地与发送锚地申请请求的待泊船舶的目的港之间的 距离，以及发送锚地申请请求的待泊船舶到达该锚地的预计时间；

采用无量纲线性加权和法计算每个可用锚地的无量纲变量，按无量纲变量的大小对所有 符合要求的可用锚地进行排序，无量纲变量越小，对应的可用锚地的优先级越高；

选择优先级最高的若干个可用锚地及其信息生成目前可用锚地资源列表，个数为预设值；

S3、选择锚地信息：

船舶从目前可用锚地资源列表根据偏好选出锚地和锚位，并发送给岸基锚地资源匹配系 统；一个锚地包含若干个锚位；

所述的偏好包含的因素为：锚地与目的港的距离、能否尽快下锚、水位条件。

按上述方法，还包括S4、岸基锚地资源匹配系统接收船舶选出的锚地和锚位信息，发送 给锚地信息库更新相应的锚位状态为预定，预定者为发送锚地申请请求的船舶；如果一个锚 位的状态为预定，那么在一个预设的固定时间内，只能等待其预定者的回复；如果在这个预 设的固定时间内，其预定者到达该锚地并进入锚位，则更新相应的锚地状态为已使用，若未 到达则由岸基锚地资源匹配系统向其预定者确认是否放弃此次锚地预定，如果其预定者确认 放弃，则该锚位重新变为空闲，若其预定者不放弃预定，则由其预定者重新提出锚地申请请 求。

按上述方法，所述的S1锚地申请请求在待泊船舶到达预设的报告线时发出；

选出所有符合要求的可用锚地时，首先选出符合锚地申请请求要求的空闲锚位，若有则 仅将空闲锚位所在的锚地作为符合要求的可用锚地，若无符合要求的空闲锚位，则从处于使 用状态的锚位中选取，选取办法如下：计算待泊船舶至各使用状态锚地的时间，再检查状态 为已使用状态的锚位的使用到期时间，如果到期时间加上一个预设的富余时间常量仍然早于 船舶到达这个锚位所在锚地的时间，则认为这个锚位所在锚地属于符合要求的可用锚地；

若无空闲锚位且使用状态的锚位均不符合要求，则发送等待指令给待泊船舶；

所述的S2停泊信息包含本船舶信息、所泊锚地信息、停泊时间、离泊时间。

按上述方法，所述的无量纲变量计算公式如下：

Q(Mi)＝λ1×Dis(Mi)+λ2×TimeReach(Mi)

其中，Q(Mi)为第i个可用锚地的无量纲变量，Dis(Mi)为第i个可用锚地与待泊船舶目 的港之间的距离，TimeReach(Mi)为待泊船舶到达第i个可用锚地的预计时间，λ1和λ2为两个 预设常量，满足0≤λ1≤1，0≤λ2≤1，λ1+λ2＝1。

按上述方法，还包含首次租用申请和续租申请步骤，

首次租用申请：首次进入锚地时，船舶锚地申请系统向岸基锚地资源匹配系统报告预计 离泊时间，预计离泊时间与当前的时间之差不能超过一个预先设定的最长单次申请锚泊时间 常量；

续租申请：在停泊期间锚地申请系统根据需要提出续租申请，续租申请中包含预计离泊 时间，预计离泊时间与当前的时间之差不能超过一个预先设定的最长单次申请锚泊时间常量；

所述的岸基锚地资源匹配系统接收首次租用申请或续租申请，检查该船舶的预计离泊时 间，若预计离泊时间与申请的时间之差超过了预先设定的最长单次申请锚泊时间常量，则拒 绝该船舶的首次租用申请或续租申请；若首次租用申请或续租申请通过检查，发送确认信息 给该船舶并更新该锚位的释放时间为首次租用申请或续租申请中的预计离泊的时间，船舶离 泊前该锚位的状态为已使用。

按上述方法，在距离每个已使用锚位的释放时间还剩一定常量时间时，对锚位中的船舶 进行离泊时间确认，如果船舶需要延长停泊时间，则提出续租申请，否则确认将按原定的时 间离泊，上述常量时间为预先设定的值，船舶离泊后相应的锚位状态即置为空闲。

本发明的有益效果为：基于双向匹配的思想，并采用无量纲线性加权和法对提供给待泊 船舶的可用锚地进行优化，从而给待泊船舶提供更合适的可用锚地，另外，根据在时间、空 间上的逻辑设定，合理的分配各锚地的使用，使得船舶停靠港口时有条不紊，从而达到提高 锚地利用率的目的；并且，采用本发明方法可以减少对人力的依赖，提高自动化水平。

图1为本发明一实施例的系统结构示意图。

图2为对锚地、锚位信息的管理形式图。

图3为锚地属性的组成与结构图。

图4为实例中锚地场景示意图。

下面结合具体实例对本发明做进一步说明。

本发明提供一种基于双向匹配的船岸间锚地申请与分配系统，如图1所示，它包括基于 现行的船舶AIS通讯、电子航道图和公众无线数据网络连接的以下模块：

设置在各船舶上的锚地申请系统，用于管理本船信息，发送锚地申请请求，接收目前可 用锚地资源列表，发送根据目前可用锚地资源列表选择的锚地信息，发送停泊信息、离泊信 息；

设置在岸基管理方的港口信息库，用于存储已知港口列表及各港口的上游航道里程；各 港口的上游航道里程指该港口与上游航道的起点之间的航道里程；

设置在岸基管理方的锚地信息库，用于存储和更新港区当前通航水位信息、锚地资源列 表、锚地属性以及锚地使用情况；以及

设置在岸基管理方的岸基锚地资源匹配系统，用于接收锚地申请请求，根据锚地申请请 求及锚地信息库的内容，按制定的算法流程，对现有锚地资源进行分配和调度，得出目前可 用锚地资源列表，发送给锚地申请系统，接收锚地申请系统从目前可用锚地资源列表选出的 锚地信息，并发送给锚地信息库更新，接收停泊信息、离泊信息并更新锚地信息库；

所述的算法流程如下：

根据锚地申请请求及锚地信息库的内容选出所有符合要求的可用锚地；

对每个可用锚地，分别计算该可用锚地与发送锚地申请请求的船舶的目的港之间的距离， 以及发送锚地申请请求的船舶到达该锚地的预计时间；

采用无量纲线性加权和法计算每个可用锚地的无量纲变量，按无量纲变量的大小对所有 符合要求的可用锚地进行排序，无量纲变量越小，对应的可用锚地的优先级越高；

选择优先级最高的若干个可用锚地及其信息生成目前可用锚地资源列表，个数为预设值。

所述的锚地申请请求包含本船舶信息、目的港、所需锚地水位、停泊时长、预约停泊时 间；本船舶信息包含船舶标识、载货种类、船舶位置信息、当前航速；

所述的锚地属性包括锚地名称、适用载货种类、锚地相对上游航道起点的里程、锚地当 前水深、锚位信息，每个锚位信息包括锚位名称、锚位适用水位、锚位状态、所停船舶标识、 锚位释放时间。

进一步的完善本发明创造，所述的岸基锚地资源匹配系统还包括违约处理模块，用于在 接收锚地申请系统从目前可用锚地资源列表选出的锚地信息后一段固定时间内，未接收到相 应的停泊信息时，向该锚地申请系统确认是否放弃此次锚地预定，所述的一段固定时间为预 设值。

进一步的，所述的锚地申请系统还包括续租申请模块，用于在停泊期间提出续租申请， 续租申请中包含预计离泊时间；预计离泊时间与当前的时间之差不能超过一个预先设定的最 长单次申请锚泊时间常量；

所述的岸基锚地资源匹配系统还包括续租模块，用于检查该船舶的预计离泊时间，若预 计离泊时间与申请的时间之差超过了预先设定的最长单次申请锚泊时间常量，则拒绝该船舶 的续租申请；若续租申请通过检查，发送确认信息给该船舶并更新该锚位的释放时间为续租 申请中的预计离泊的时间。

进一步的，所述的岸基锚地资源匹配系统还包括定期提醒模块，用于在距离每个已使用 锚位的释放时间还剩一定常量时间时，对锚位中的船舶进行离泊时间确认，如果船舶需要延 长停泊时间，则提出续租申请，否则确认将按原定的时间离泊，上述常量时间为预先设定的 值。

利用上述基于双向匹配的船岸间锚地申请与分配系统实现的船岸间锚地申请与分配方 法，它包含以下步骤：

S1、提出锚地申请请求：

设置在各船舶上的锚地申请系统向设置在岸基管理方的岸基锚地资源匹配系统提出锚地 申请请求，锚地申请请求包含本船舶信息、目的港、所需锚地水位、停泊时长、预约停泊时 间；本船舶信息包含船舶标识、载货种类、船舶位置信息、当前航速；

S2、推送目前可用锚地资源列表：

岸基锚地资源匹配系统接收各待泊船舶的锚地申请请求，根据锚地申请请求及锚地信息 库的内容，按制定的算法流程，对现有锚地资源进行分配和调度，得出目前可用锚地资源列 表，发送给对应的锚地申请系统；

所述的算法流程如下：

根据锚地申请请求及锚地信息库的内容选出所有符合要求的可用锚地；

对每个可用锚地，分别计算该可用锚地与发送锚地申请请求的待泊船舶的目的港之间的 距离，以及发送锚地申请请求的待泊船舶到达该锚地的预计时间；

采用无量纲线性加权和法计算每个可用锚地的无量纲变量，按无量纲变量的大小对所有 符合要求的可用锚地进行排序，无量纲变量越小，对应的可用锚地的优先级越高；

选择优先级最高的若干个可用锚地及其信息生成目前可用锚地资源列表，个数为预设值；

S3、选择锚地信息：

船舶从目前可用锚地资源列表根据偏好选出锚地和锚位，并发送给岸基锚地资源匹配系 统；一个锚地包含若干个锚位；

所述的偏好包含的因素为：锚地与目的港的距离、能否尽快下锚、水位条件。

为了进一步完善本发明创造，本方法还包括S4、岸基锚地资源匹配系统接收船舶选出的 锚地和锚位信息，发送给锚地信息库更新相应的锚位状态为预定，预定者为发送锚地申请请 求的船舶；如果一个锚位的状态为预定，那么在一个预设的固定时间内，只能等待其预定者 的回复；如果在这个预设的固定时间内，其预定者到达该锚地并进入锚位，则更新相应的锚 地状态为已使用，若未到达则由岸基锚地资源匹配系统向其预定者确认是否放弃此次锚地预 定，如果其预定者确认放弃，则该锚位重新变为空闲，若其预定者不放弃预定，则由其预定 者重新提出锚地申请请求。

进一步优选的，所述的S1锚地申请请求在待泊船舶到达预设的报告线时发出；

选出所有符合要求的可用锚地时，首先选出符合锚地申请请求要求的空闲锚位，若有则 仅将空闲锚位所在的锚地作为符合要求的可用锚地，若无符合要求的空闲锚位，则从处于使 用状态的锚位中选取，选取办法如下：计算待泊船舶至各使用状态锚地的时间，再检查状态 为已使用状态的锚位的使用到期时间，如果到期时间加上一个预设的富余时间常量仍然早于 船舶到达这个锚位所在锚地的时间，则认为这个锚位所在锚地属于符合要求的可用锚地；

若无空闲锚位且使用状态锚位均不符合要求，则发送等待指令给待泊船舶；

所述的S2停泊信息包含本船舶信息、所泊锚地信息、停泊时间、离泊时间。

所述的无量纲变量计算公式如下：

Q(Mi)＝λ1×Dis(Mi)+λ2×TimeReach(Mi)

其中，Q(Mi)为第Mi个可用锚地的无量纲变量，Dis(Mi)为第Mi个可用锚地与待泊船 舶目的港之间的距离，TimeReach(Mi)为待泊船舶到达第Mi个可用锚地的预计时间，λ1和λ2为 两个预设常量，满足0≤λ1≤1，0≤λ2≤1，λ1+λ2＝1。

进一步优选的，本发明方法还包含首次租用申请和续租申请步骤，

首次租用申请：首次进入锚地时，船舶锚地申请系统向岸基锚地资源匹配系统报告预计 离泊时间，预计离泊时间与当前的时间之差不能超过一个预先设定的最长单次申请锚泊时间 常量；

续租申请：在停泊期间锚地申请系统根据需要提出续租申请，续租申请中包含预计离泊 时间，预计离泊时间与当前的时间之差不能超过一个预先设定的最长单次申请锚泊时间常量；

所述的岸基锚地资源匹配系统接收首次租用申请或续租申请，检查该船舶的预计离泊时 间，若预计离泊时间与申请的时间之差超过了预先设定的最长单次申请锚泊时间常量，则拒 绝该船舶的首次租用申请或续租申请；若首次租用申请或续租申请通过检查，发送确认信息 给该船舶并更新该锚位的释放时间为首次租用申请或续租申请中的预计离泊的时间，船舶离 泊前该锚位的状态为已使用。

进一步优选的，本发明方法还包含定期提醒步骤：在距离每个已使用锚位的释放时间还 剩一定常量时间时，对锚位中的船舶进行离泊时间确认，如果船舶需要延长停泊时间，则提 出续租申请，否则确认将按原定的时间离泊，上述常量时间为预先设定的值，船舶离泊后相 应的锚位状态即置为空闲。

下面给出长江上游的具体实例。上游航道的起点为宜昌。

港口信息库中存放了：

①已知港口ID列表

②各港口的上游航道里程(相对上游航道的起点宜昌)

锚地信息库存储和管理港区当前通航水位信息、锚地资源列表，锚地属性以及锚地使用 情况：

锚地信息库中，包含对锚地i(i＝1,2,…,K)的属性信息管理结构

$M_i=\left\{\mathrm{Anchor}{\mathrm{ID}}_i,{\mathrm{Type}}_i,{\mathrm{Position}}_i,{\mathrm{Depth}}_i,{\left\{\mathrm{Anchor}{\mathrm{Cell}}_j\right\}}_{j=1}^{N_i}\right\}$

AnchorCellj＝

上述结构中AnchorIDi表示i号锚地的名称，取值范围为已定义的锚地标识列表；Typei表 示锚地种类，取值类型为{Danger,Normal},其中Danger表示该锚地为危险品锚地，Normal 表示为普通货船锚地；Positioni表示i号锚地相对参考点(上游航道起点宜昌)的里程，为浮 点型变量，单位千米；Depthi表示锚位当前水深；Mi::AnchorCellj表示i号锚地的第j个锚 位；锚地i的锚位总数记为Ni。

锚位属性中Mi::AnchorCellj::AnchorCellID表示i号锚地中第j个锚位的名称标识，是一 个字符串；Mi::AnchorCellj::WaterLevel表示i号锚地中第j个锚位的适用水位，取值范围 {Low,Mid,High}，其中Low、Mid、High分别表示低水位适用、中水位适用以及高水位适 用；Mi::AnchorCellj::Stat表示i锚地中j锚位的状态，取值范围{Empty,InUse,Scheduled}， 分别表示锚位空闲，锚位被使用，锚位被预定三种状态；Mi::AnchorCellj::ShipID表示锚位 预定或在锚船舶的标识，是船舶呼号的字符串；Mi::AnchorCellj::ReleaseTime为i锚地j锚位 释放时间。

对锚地、锚位信息的管理形式具体如图2所示。

一个锚地的属性包括该锚地的整体属性和各个成员锚位的属性。变量 AnchorIDi,Typei,Positioni,Depthi是锚地的整体属性的描述，而AnchorCellID,WaterLevel, Stat,ReleaseTime是对锚位属性的描述，一个锚地包含若干个锚位，锚位的数量与水位的高 低相关。具体对应关系如图3所示。

船载锚地申请系统主要功能是通过与岸基锚地资源匹配系统之间的信息交互，为本船选 择最合适的锚泊位置。船载锚地申请系统需要管理的数据包括:本船(请求锚泊船)的船长、载 货种类、目的港、预计使用时间等信息。船载锚地申请系统可依托现有船载终端软件作为可 视化的操作界面，通过AIS和VHF与锚地信息库进行通信，而不必需要一个独立的硬件实体。

岸基锚地资源匹配系统主要功能是与船载锚地申请系统进行信息交互，根据船舶方提出 的锚泊使用请求，按照定义好的算法流程，对现有锚地资源进行分配和调度，得出目前可用 锚地资源列表，并发送至船载信息系统。船舶方的用户通过船载可视化终端进行自动或人工 选择，并将选择结果反馈至锚地信息库，同时锚地信息库完成信息更新。

报告线是指水上交通运输管理机构考虑辖区水域、VTS覆盖范围等因素，划定的船舶报 告边界，分为上行报告线和下行报告线。上行(下行)船舶经过上行(下行)报告线时应向 水上交通运输管理机构船舶的基本信息和锚泊意图。

船、岸双方都储存了报告线的上游航道里程(相对上游航道的起点宜昌)，数据存放形 式为{ReportLineIDi,ReportLineLocationi}(i＝1,2),其中i＝1时表示上行报告线的标识和航道里 程数，i＝2时表示下行报告线的标识和航道里程数。图4显示了船舶报告机制的物理视图。

通过水上交通运输管理机构的通告，船、岸双方都知道如下几个固定的时限：①预定超 时期限Overtime；②离泊确认时间ConfirmTime；③最大锚泊时间MaxAnchorTime；④锚地预 定的富余时间TimeRedundant。例如，可以设置Overtime为5小时，ConfirmTime为2小时， MaxAnchorTime为24小时，TimeRedundant为2小时。

船岸间锚地申请与分配机制的一般过程如下。

步骤(A1):需求锚泊的船舶到达报告线后，发送锚泊请求，请求报文内容为

{DesHarb,PredStayTime,ShipType,Vel}

其中DesHarb为船舶目的港，取值范围为已定义的港口ID列表
PredStayTime表示预计锚泊的时间，单位为小时，这个值不允许超过
MaxAnchorTime；ShipType为船舶类型，取值范围为{Danger,Normal}，其中Danger表示为
危险品船舶,Normal表示为普通货船；当前航速Vel为浮点型变量，单位为千米/小时；

步骤(A2):岸方接受到船方锚泊请求，查询当前水位情况Lcur(Lcur∈{Low,Mid,High})

与锚地信息库 $M_i=\left\{\mathrm{Anchor}{\mathrm{ID}}_i,{\mathrm{Type}}_i,{\mathrm{Position}}_i,{\mathrm{Depth}}_i,{\left\{\mathrm{Anchor}{\mathrm{Cell}}_j\right\}}_{j=1}^{N_i}\right\}$ (i＝1,2,...,K) 提取所有满足同时下述条件的锚地Mi:

①Typei＝ShipType

②存在锚位AnchorCellj，使得AnchorCellj::WaterLevel＝Lcur

且AnchorCellj::Stat＝Empty；

满足上述条件的锚地集合记为AvailL,若AvailL不是空集，则直接进入步骤(A3)；否则,计算提 取所有满足同时下述条件的锚地Mi:

①Typei＝ShipType

②存在锚位AnchorCellj，使得AnchorCellj::WaterLevel＝Lcur

③AnchorCellj::Stat＝InUse

④计算船舶到达i号可用锚地的预计时间，例如，正在报告的船舶位于上行报告线，则

TimeReach(Mi)＝|Positioni-ReportLineLocation1|/Vel

考虑已设置的锚地预定的富余时间TimeRedundant且需满足：

TimeReach(Mi)>AnchorCellj::ReleaseTime+TimeRedundant

同时满足上述①②③④条件的锚地集合记为AvailL,若AvailL不是空集,进入步骤(A3)；否 则，进入步骤(A10)。

步骤(A3):对于每个Mi∈AvailL，采取如下计算过程:

①Disi表示i号可用锚地距离当前船舶报告的目的港DesHarb的距离。例如，若目的港相对 参考点里程为HarborLocationp时，则有

Dis(Mi)＝|HarborLocationp-Positioni|

②TimeReachi表示正在报告的船舶到达i号可用锚地的预计时间。例如，正在报告的船舶 位于上行报告线，则

TimeReach(Mi)＝|Positioni-ReportLineLocation1|/Vel

③采用无量纲线性加权和法进行优化，为此预先设置两个常量λ1,λ2,满足

0≤λ1≤1,0≤λ2≤1,λ1+λ2＝1。在此基础上，计算无量纲变量

Q(Mi)＝λ1×Dis(Mi)+λ2×TimeReach(Mi)

步骤(A4):对于集合AvailL，按照每个Mi对应的Q(Mi)进行由小至大的排序。

从而将AvailL转换成为一个有序集合。

步骤(A5):将可用资源列表AvailL中的前N个优先级最高的锚地信息推送给船方，其中N 是一个预先取定的数目，例如可取N＝3。若AvailL中的锚地信息个数小于N，则取 全部成员，此种情形的处理方式与其它情形没有本质区别，故不必单独描述此情形。 AvailL中各个Mi对应的Q(Mi)值越小，则对应的Mi被推送的优先级级越高。将推 送给船舶方的此含有N个锚地资源资源信息的AvailL子集记为PushL,其中的N个锚 地记为PL1,PL2,…,PLN。

步骤(A6):待船方选择最适合的锚地，并将这个选择信息反馈给岸方，信息的内容为 {ShipName,AnchorIDk,AnchorCellIDr,Scheduled},表示船舶拟选择第k个锚地的第r 个锚位。岸方据此消息，更改船方所选择锚位状

Mk::AnchorCellr::Stat从Empty到Scheduled状态，

Mk::AnchorCellr::ShipID＝ShipName

设置Mk::AnchorCellr::ReleaseTime＝当前时间+Overtime

岸方向船舶方回复消息，表示确认船舶方的申请。

步骤(A7):船方到达预定锚地和锚位后，向岸方报告船名、已到达锚地名称与所停锚位编 号，以及初次预计的离泊时间ReleaseTime1,并且需满足

ReleaseTime1<当前时间+MaxAnchorTime

此时船方向岸方传输的内容包括

{ShipName,AnchorIDk,AnchorCellIDr,ReleaseTime1}

岸方收此信息后,更新Mk::AnchorCellr::Stat从Scheduled更新为InUse状态，设置

Mk::AnchorCellr::ReleaseTime＝ReleaseTime1

步骤(A8):船舶改变离泊时间为ReleaseTime2，需要告知岸方，

且满足

当前时间

向岸方传输的数据结构为{ShipName,AnchorIDk,AnchorCellIDr,ReleaseTime2},

岸方收此信息后,设置Mk::AnchorCellr::ReleaseTime＝ReleaseTime2

步骤(A9):离泊前，船方向岸方传递离泊请求，内容包含：

{ShipName,AnchorIDk,AnchorCellIDr}申请从第k个锚地的第r个锚位离泊。

岸方根据目前航道和交通情况选择同意或延时放行并通知船方。

若为即时放行,岸方更新Mk::AnchorCellr::Stat从InUse更新为Empty状态，

设置Mk::AnchorCellr::ReleaseTime为空值。

若因为交通管制等原因通知船舶延迟离泊，岸方向船方发送

{ShipName,AnchorIDk,AnchorCellIDr,ReleaseTime3}。同时设置

Mk::AnchorCellr::ReleaseTime＝ReleaseTime3，船方收到此通知后，将于

ReleaseTime3时刻重新进行步骤(A9)。

步骤(A10):通知船方暂无可用锚地，在港外临时停泊区待泊。

当船方收到岸方推送的锚泊申请回复时按以下步骤完成选择确认过程：

步骤(B1)：查看岸方对锚地申请的回复，如岸方建议去临时停泊区船方可直接向岸方发 送确认信息并驶往临时停泊区。如果岸方推送了可用锚地列表PushL(含N个锚地信息)，则 进行步骤(2)。

步骤(B2)：查看可用锚地列表PushL中N个锚地信息。船载锚地申请系统(模块)可根据以 下偏好选择可用锚地列表中最佳锚地：①选择列表中离目的港较近(即Dis(PLi)较小)的锚 地；②选择可以尽快下锚(即TimeReach(PLi)较小)的锚地；③选择水位较深(PLi::Depthi较 大)的锚地。确定锚地后，继续随机选择一个空闲锚位。

步骤(B3)：船舶方确定目标锚地和锚位的选择后，向岸方传输此选择信息，数据结构为 {ShipName,AnchorIDk,AnchorCellIDr,Scheduled}，表示选择第k个锚地的第r个锚位。此后岸 方的处理过程由步骤(A6)描述。

若获得岸方的确认,则继续执行步骤(B4),否则重新开始一轮报告和锚地申请过程(进入步 骤A1)。

步骤(B4):船方到达预定锚地和锚位后，向岸方报告船名、已到达锚地名称与所停锚位编 号，以及初步预计的离泊时间ReleaseTime1，满足

ReleaseTime1<当前时间+MaxAnchorTime

为此，船方向岸方传输数据结构为

{ShipName,AnchorIDk,AnchorCellIDr,ReleaseTime1}，表示将在第k个锚地的第r个锚位， 预计锚泊时间为ReleaseTime1。此后岸方的处理过程由步骤(A7)描述。

步骤(B5):在锚船舶改变离泊时间为ReleaseTime2,需要告知岸方，且满足

当前时间

传输数据结构为{ShipName,AnchorIDk,AnchorCellIDr,ReleaseTime2}，此后岸方的处理过程由 步骤(A8)描述。

步骤(B6):离泊前船方向岸方传递的信息，内容包含：

{ShipName,AnchorIDk,AnchorCellIDr}申请从第k个锚地的第r个锚位离泊。此后岸方的处 理过程由步骤(A9)描述。

除上述步骤(A1)-(A10),(B1)-(B6)外，岸基锚地资源匹配系统(模块)还需要进行时时的 轮询任务。对于每个在锚的船舶，如第i号锚地的第j个锚位的船舶，其系统中记录的离泊时 间为Mi::AnchorCellj::ReleaseTime,若

当前时间>Mi::AnchorCellj::ReleaseTime-ConfirmTime,则岸方需要船方确认于

Mi::AnchorCellj::ReleaseTime离泊；或者让船方确定新的离泊时间(如申请延期)并进入步骤 (B5)。

特殊情况下的处理流程：

特殊情形1：如果在锚地i的第j号锚位的船舶未能在预计时间

Mi::AnchorCellr::ReleaseTime申请离泊,或者在这个时间以前又再次申请延长锚泊时间。岸 方首先判断此锚位是否已被后来的船舶预留。若已为后来的船舶预留，则对新来的船重新实 施锚地选择的过程；若尚未预留给其他船舶，则敦促占据此锚位的船舶进行步骤(B5)。

特殊情形2：如果船舶预约锚位后在设置的超时期限Overtime内没有报告到达锚地，岸 方联系船方并确认船舶当前位置。如果船舶放弃锚泊请求，则释放之前预约的锚地资源，即 将相应的Mk::AnchorCellr::Stat从Scheduled更新为Empty；若因为特殊原因导致船舶未能在 超时期限Overtime内进入锚地，岸方可继续延长Mk::AnchorCellr::ReleaseTime直至船舶执行 步骤(B4)。

特殊情况3：极端情况下，如果临时停泊区泊位已满，待锚船舶可以申请去其他较近的 海事辖区内锚地申请锚泊。

图4描绘了所设置实例的航道场景。图中每个锚地中的矩形表示一个中水位时的锚位(其 他水位期锚位未画出)，锚位按一定规则编号：顺流方向为一列，每列锚位上游至下游编号依 次增大；靠近岸边的整列锚位编号小于离岸较远的一列。矩形中有空心船的表示该锚位已被 预定，矩形中有黑实心船表示该锚位已被占用。表1为实例中待锚船舶的参数设置。表2 为实例中岸基系统参数设置。

表1 实例中待锚船舶参数

实例中船舶其他参数：设定待锚船舶申请锚泊时间为2014-08-18 12:00:00，船方确认选 择锚地并回复岸方时间为2014-08-18 12:05:00，船舶到达锚地时间为2014-08-18 15:00:00，首 次租用锚位的到期时间为2014-08-19 06:00:00；在时间2014-08-19 05:00:00，该船舶决定 续租锚位至2014-08-19 08:00:00。该船倾向于选择可以尽快下锚停泊的锚地。

表2.实例中岸基系统参数

参数名称 参数值 参数名称 参数值

ReportLineLocation 1 568.5km ReportLineLocation 2 610.5km

MaxAnchorTime 24h TimeRedundant 3h

ConfirmTime 2h L cur Mid

OverTime 5h N 3

λ 1 0.2 λ 2 0.8

HarborLocation 1 602.4km HarborLocation 2 579.0km

HarborLocation 3 589.1km Position 1 593.0

Position 2 583.5km Position 3 600.2km

Position 4 584.7km ConfirmTime 0.5h

锚地信息结构为： $M_i=\left\{\mathrm{Anchor}{\mathrm{ID}}_i,{\mathrm{Type}}_i,{\mathrm{Position}}_i,{\mathrm{Depth}}_i,{\left\{\mathrm{Anchor}{\mathrm{Cell}}_j\right\}}_{j=1}^{N_i}\right\}$

AnchorCellj＝

实例中各个锚地的详细信息为：

M1＝{锚地1,Normal,593.0km,10m,{<低1,Low,Empty,None,None>,<低2,Low, Empty,None,None>,<中1,Mid,InUse,BWSB,2014-08-18 13:40:00>, <中2,Mid,InUse,BUSC,2014-08-18 18:40:00>,<中3,Mid,InUse,BUSH, 2014-08-19 12:00:00>,<高1,High,Empty,None>,<高2,High,Empty, None>,<高3,High,Empty,None>,<高4,High,Empty,None>}}；

M2＝{锚地2,Normal,583.5km,6m,{<低1,Low,Empty,None,None>,<低2,Low, Empty,None,None>,<中1,Mid,Empty,None,None>,<中2,Mid,InUse,BEMN, 2014-08-18 19:30:00>,<中3,Mid,Empty,None,None>，<中4,Mid,Empty, None,None><高1,High,Empty,None,None>，<高2,High,Empty,None,None>， <高3,High,Empty,None,None>，<高4,High,Empty,None,None>}}；

M3＝{锚地3,Danger,600.2km,8m,{<低1,Low,Empty,None,None>,<低2,Low, Empty,None,None>,<低3,Low,Empty,None,None>,<中1,Mid,Sheduled, BEVN,2014-08-18 14:00:00>,<中2,Mid,InUse,BIHN,2014-08-18  21:30:00>,<中3,Mid,Empty,None,None>，<高1,High,Empty,None,None>， <高2,High,Empty,None,None>，<高3,High,Empty,None,None>，<高4,High, Empty,None,None>，<高5,High,Empty,None,None>}}；

M4＝{锚地4,Normal,584.7km,5m,{<低1,Low,Empty,None,None>,<低2,Low,Empty, None,None>,<低3,Low,Empty,None,None>,<中1,Mid,InUse,PCCZ, 2014-08-18 15:00:00>,<中2,Mid,Empty,None,None>,<中3,Mid,Empty, None,None>,<中4,Mid,Empty,None,None>,<中5,Mid,Empty,None,None>, <高1,High,Empty,None,None>，<高2,High,Empty,None,None>，<高3,High, Empty,None,None>，<高4,High,Empty,None,None>，<高5,High,Empty,None, None>，<高6,High,Empty,None,None>，<高7,High,Empty,None,None>}}；

岸方其他参数：船方第一次申请离泊时岸方选择即时放行。

所设置实例中船岸间锚地申请与分配机制的过程如下：

步骤(A1)：船舶“长江7号”到达上行报告线后，发送锚泊请求，此时系统时间为 2014-08-18 12:00:00，请求报文内容为{港口Ⅰ,15h,Normal,16km/h}。

步骤(A2)：岸方接受到船方锚泊请求，查询当前水位Lcur＝Mid。

查询锚地信息库Mi，提取所有满足同时下述条件的锚地Mi：

①Typei＝Normal。

②存在锚位AnchorCellj，使得AnchorCellj::WaterLevel＝Lcur＝Mid

且AnchorCellj::Stat＝Empty；

满足上述条件的锚地集合记为AvailL＝{M2,M4}，AvailL不是空集，进入步骤(A3)；

步骤(A3):对于每个Mi∈AvailL，采取如下计算过程：

①i号可用锚地距离当前船舶报告的目的港的距离，

Dis(Mi)＝|HarborLocationp-Positioni|，Dis2＝18.9km，Dis4＝17.7km

②正在报告的船舶到达i号可用锚地的预计时间，

TimeReach(Mi)＝|Positioni-ReportLineLocation1|/Vel

可得，TimeReach(M2)＝0.94h，TimeReach(M4)＝1.01h

③采用无量纲线性加权和法进行优化，为此预先设置两个常量λ1,λ2，满足

0≤λ1≤1,0≤λ2≤1,λ1+λ2＝1。在此基础上，计算无量纲变量

Q(Mi)＝λ1×Dis(Mi)+λ2×TimeReach(Mi)

实例中设置λ1＝0.2,λ2＝0.8，则有Q(M2)＝4.53，Q(M4)＝4.35；

步骤(A4)：对于集合AvailL，按照每个Mi对应的Q(Mi)进行由小至大的排序。

AvailL＝{M4,M2}。

步骤(A5)：AvailL中的锚地信息个数小于N(N＝3)，取全部成员推送给船方。将推送给 船舶方的含有锚地资源信息的AvailL子集记为PushL，2个锚的分别记为PL1，PL2。推 送详细内容为：

PL1＝{锚地4,Normal,584.7km,5m,{<中2,Mid,Empty,None,None>,<中3,Mid,Empty, None,None>,<中4,Mid,Empty,None,None>,<中5,Mid,Empty,None,None>}}；

PL2＝{锚地2,Normal,583.5km,6m,{<中1,Mid,Empty,None,None>,<中3,Mid, Empty,None,None>,<中4,Mid,Empty,None,None>}}；

步骤(A6)：待船方选择锚地4的锚位2，并将这个选择信息反馈给岸方，信息的内容为 {长江7号,锚地4,中2,Scheduled}，表示船舶拟选择第4个锚地的第2个锚位。岸方据此消 息，更改船方所选择锚位状态M4::中2::Stat从Empty到Scheduled状态，

M4::中2::ShipID＝长江7号；

由于当前时间为2014-08-18 12:05:00，故设置

M4::中2::ReleaseTime＝当前时间+OverTime＝2014-08-18 17:05:00。

岸方向船舶方回复消息，表示确认船舶方的申请。

步骤(A7)：船方2014-08-18 15:00:00到达预定锚地锚位后，向岸方报告船名、已到达锚 地名称与所停锚位编号，以及初次预计的离泊时间ReleaseTime1，案例中

ReleaseTime1＝2014-08-19 06:00:00，并且

2014-08-19 06:00:00<2014-08-18 15:00:00+24h＝2014-08-19 15:00

满足ReleaseTime1<当前时间+MaxAnchorTime，

此时船方向岸方传输内容为：{长江7号,锚地4,中2,2014-08-19 06:00:00}，岸方收此信息 后，更新M4::中2::Stat从Scheduled更新为InUse状态，

设置M4::中2::ReleaseTime＝2014-08-19 06:00:00。

步骤(A8)：船舶在2014-08-19 05:00:00因故需要改变离泊时间为2014-08-20 08:00:00，即 ReleaseTime2＝2014-08-20 08:00:00，

且2014-08-19 05:00:00<2014-08-19 08:00:00+24h<2014-08-20 05:00:00

满足：当前时间

船方向岸方传输的数据结构为：{长江7号,锚地4,中2,2014-08-19 08:00:00}，岸方收此 信息后，设置M4::中2::ReleaseTime＝2014-08-19 08:00:00。

海事部门主动询问：

M4::中2::ReleaseTime-ConfirmTime

＝2014-08-19 08:00:00-0.5h

＝2014-08-19 07:30:00

当实际时间到2014-08-19 07:30:00时，符合主动询问条件：

当前时间>Mi::AnchorCellj::ReleaseTime-ConfirmTime，

则岸方需要船方确认于2014-08-19 08:00:00离泊或者让船方确定新的离泊时间。案 例中船方确认于2014-08-19 08:00:00离开不再延时。

步骤(A9)：离泊前船方向岸方传递离泊请求，内容包含：{长江7号,锚地4,中2}申请从第 4个锚地的第2个锚位离泊。岸方根据目前航道和交通情况选择同意或延时放行并通知船方。 本案例中选择为即时放行，岸方更新M4::中2::Stat从InUse更新为Empty状态，设置 M4::中2::ReleaseTime为空值。至此实例中船岸间锚地申请与分配机制的过程全部完成。

当船方收到岸方推送的锚泊申请回复时按以下步骤完成选择确认过程：

步骤(B1)：查看岸方对锚地申请的回复，其中岸方推送了可用锚地列表PushL(含2个锚 地信息详细信息)，进行步骤(B2)。

步骤(B2)：查看可用锚地列表PushL中2个锚地信息。船载锚地申请系统(模块)本案例中 船舶选择列表中离目的港较近(即Dis(PLi)较小)的锚地，可选择锚地4，再选择空闲锚位2。

步骤(B3)：船舶方确定目标锚地和锚位的选择后，向岸方传输此选择信息，数据结构为 {长江7号,锚地4,中2,Scheduled}，表示选择第4个锚地的第2个锚位。此后岸方的处理过程由 步骤(A6)描述。

船舶方获得岸方的确认后继续执行步骤(B4)。

步骤(B4)：船舶在2014-08-18 15:00:00到达锚地4的中水位2号锚位后，向岸方报告船 名、已到达锚地名称与所停锚位编号，以及初步预计的离泊时间

ReleaseTime1＝2014-08-19 06:00:00，

且2014-08-19 06:00:00<2014-08-18 15:00:00+24h＝2014-08-19 15:00:00

满足ReleaseTime1<当前时间+MaxAnchorTime，

船方向岸方传输数据结构为：

{长江7号,锚地4,中2,2014-08-19 06:00:00}，表示将在第4个锚地的第2个锚位锚泊，预 计离泊时间为2014-08-19 06:00:00。此后岸方的处理过程由步骤(A7)描述。

步骤(B5)：在锚船舶2014-08-19 05:00:00因故需要改变离泊时间

ReleaseTime2＝2014-08-19 08:00:00，告知岸方新的离泊时间，且

2014-08-19 05:00:00<2014-08-19 08:00:00<2014-08-20 05:00:00

满足：当前时间

传输内容为{长江7号,锚地4,锚位2,2014-08-19 08:00:00}，此后岸方的处理过程由步骤 (A8)描述。

步骤(B6)：离泊前船方向岸方传递的信息，内容包含：{长江7号,锚地4,锚位2}申请从第4 个锚地的第2个锚位离泊。此后岸方的处理过程由步骤(A9)描述。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能 够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发 明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。