基于动态优先级的海洋计量检定任务分组调度研究

发布时间：2020-06-07 11:08

【摘要】：海洋计量检定工作是海洋事业的一项重要基础性工作,也是支撑海洋科研、海洋调查、海洋监测的重要手段和保障。随着海洋事业的发展,海洋计量检定任务愈加繁忙而复杂,针对大规模、复杂的海洋计量检定任务,如何对其进行合理的调度,是保障海洋计量检定工作正确、高效执行的前提。因此,对海洋计量检定任务的调度研究意义重大。目前,海洋计量检定任务调度面临着两大难题:(1)检定人员在执行海洋计量检定任务的过程中,由于忽视任务的重要性差异和截止期因素,导致任务的错失率较高。(2)检定人员在面对大规模海洋计量检定任务时,由于任务庞杂无序导致执行效率低和人力资源利用率低。因此,本文在满足海洋计量检定任务的最晚截止期和重要性的约束下,对任务进行动态优先级划分,并以最小化任务总完成时间和最小化执行能力总空间浪费为优化目标,探索海洋计量检定任务调度的最优方案。本文研究内容包括以下三个方面:(1)提出海洋计量检定任务DFTEDF动态优先级调度算法针对海洋计量检定任务调度过程中存在的错失率高的问题,提出基于动态模糊阈值的最早截止期优先调度算法—DFTEDF(Dynamic Fuzzy Threshold Earliest Deadline First,DFTEDF)。选取任务的剩余时间和重要性两个属性作为模糊输入,根据模糊规则输出当前任务的动态模糊阈值系数,在允许范围内虚拟的延长当前任务的绝对截止期。对待处理任务进行动态优先级划分,剩余时间越少、重要性越高的任务,其优先级越高。通过仿真实验分析,验证了提出的DFTEDF调度算法的可行性,证明了该算法能够有效地降低任务的错失率,极大地提高重要任务的完成率。(2)提出基于动态优先级的海洋计量检定任务分组优化调度算法针对海洋计量检定任务中存在的执行效率低、人力资源利用率低的问题,提出基于动态优先级的海洋计量检定任务蚁群分组优化调度算法,在对任务进行动态优先级排序的基础上,生成I、II、III、IV、V,5个等级的任务集,每一等级的任务按照检定类型分组调度,通过改进蚁群算法—PACO(Pareto-Based Ant Colony Optimization)构建其可行解,引入任务完成时间和执行能力空间浪费的概念来设计启发式信息素,并设计最小化任务总完成时间和执行能力总空间浪费的目标函数优化调度算法,最终将任务分配给合适的执行者执行。最后以国家海洋局东海分局标准计量中心的实际检定任务实例进行实验,证明了该分组优化调度算法可以有效地降低任务完成时间和减小执行能力空间的浪费,提高了检定任务的执行效率和人力资源的利用率。(3)研发了一款海洋计量检定任务调度系统通过对海洋计量检定任务调度问题的分析,构建了基于动态优先级的海洋计量检定任务分组调度模型,并对模型算法求解,在此基础上开发一款面向海洋计量检定任务的调度系统,该系统已经在国家海洋局东海分局标准计量中心进行业务化运行使用,并取得良好的效果。综上所述,针对大规模、复杂的海洋计量检定任务,通过分析检定任务的特点,首先确定任务的优先级顺序,然后构建适合于海洋计量检定的分组调度算法,提高海洋计量检定任务实施的正确性与高效性,保障我国海洋观测事业的顺利开展。此外,通过对国家海洋局东海计量技术中心的计量检定任务的调度,本文提出的分组调度算法极大地降低了计量检定任务的错失率,提高了任务的执行效率和人力资源的利用率,验证了方法的有效性。
【图文】：

过程图,任务调度,检定,计量检定

上海海洋大学硕士学位论文（1）海洋设备计量检定信息登记选择海洋设备信息窗口，对待检定的海洋设备的基本信息进行入库操作，括检定任务的要求的截止期、检定项目类型、检定任务的重要性系数、检定客等信息。其中，截止期和重要性系数即是用于生成动态模糊阈值系数的模糊输入这两个属性决定着该检定任务的优先级顺序。系统设置了设备信息登记的两种方式，一是从计量检定工作人员进行信息记，由检定员操作，可以实现对计量设备的进行检索查询，按照订单编号或者备编号查询出当前设备进行的检定任务进程和状态。二是客户对要检定的设备主登记，，提交给检定单位，客户没有查询其他设备的权限，但是可以实时跟踪己登记的设备检定信息。设备信息登记如下图 5-2 所示。

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上海海洋大学硕士学位论文文提出的 DFTEDF 动态优先级调度算法对当前任务集进行优先级排序，用户进入系统的任务列表顺序即是经过 DFTEDF 调度算法处理过的，并根据动态阈值系数对当前用户列表中所有的任务集划分为 I、II、III、IV、V，共包括 5 个等级的子任务集合，其优先级顺序依次降低。计量检定任务优先级顺序界面如下图 5-3 所示。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P714

【参考文献】