聂乐顺，罗大为

（1.营口港务股份有限公司第六分公司，辽宁 营口 115007；2.辽宁科技学院，辽宁 本溪 117004；3.沈阳工业大学，辽宁 沈阳 110870）

0 引言

考虑到照明控制系统是衡量一个港口建设程度的重要指标，对照明控制系统进行节能化和智能化优化是势在必行的[1]。本文以实现港口照明控制系统节能化为终极目标，进行港口照明控制系统优化。由于港口照明输电线路每日所需输送电流量逐渐加大，仅用一般的光电开关控制很难实现港口照明的自动化控制，必然会产生不必要的照明能耗。为适应新时代下港口照明控制系统自动化的发展需求，本文基于改进遗传算法对港口照明控制系统进行节能化的针对性优化[2]。改进遗传算法是在传统遗传算法的基础上对群体搜索策略进行改进，改进后的遗传算法可以实现在群体中不依赖于目标函数，直接进行个体之间的梯度信息交换。改进遗传算法在解决最佳化的搜索算法领域中相较于传统遗传算法更适合应用于处理复杂以及非线性问题方面。传统港口照明控制系统中包含的指定因素多种多样，主要包括：港口照明灯位置分散、只能进行港口照明灯全开或者全关的等因素[3]。因此，本文基于改进遗传算法进行港口照明控制系统节能型优化。

1 基于改进遗传算法的港口照明控制系统优化

1.1 硬件设计

本文选用的港口照明电子节能控制器型号为PIU1052052505，内置BRU-254232545-R 的8 位低功耗单片机。BRU-254232545-R 8 位低功耗单片机作为一个封装的集成电路的硅片，有26 个中断源，因此具备很好地无线通信能力[4]。在正常情况下，港口照明电子节能控制器的工作电压在3.0～5.0 V，所承受的电流值不能大于60 mA。港口照明电子节能控制器尺寸为400 mm×50 mm×350 mm；重量为5.15 kg。港口照明电子节能控制器外部接线设计简单，由区域控制服务器直接控制[5]。港口照明电子节能控制器外部接口连接电子镇流器，通过电子镇流器控制港口照明灯。港口照明电子节能控制器选择及配置，如上述分析。

港口照明电子节能控制器已改进遗传算法为基础，针对控制系统中电子镇流器控制进行优化设计。港口照明电子节能控制器外设两个接线端口，对港口照明进行分段控制，在满足控制速度的同时具有极强的节能性，从而优化硬件性能。

1.2 软件设计

本文将设计的软件部分具体流程分为四个单元逐步进行，利用照明控制单元动态交换梯度信息；港口照明监控单元监控工作状态；数据统计单元分区统计历史运行状态；右键操作单元进行信息查询、删除及故障报警等操作。

本文基于改进遗传算法针对软件部分的优化主要体现在照明控制单元以及数据统计单元。在照明控制单元利用改进遗传算法，对港口照明进行分区控制，实现动态交换梯度信息，节约不必要的能耗。数据统计单元通过设立分区目标函数，能够分区统计历史运行状态。设基于改进遗传算法的分区目标函数为n，其公式为：

其中，x指的是分区中心点位置；y指的是港口照明设备个体之间的梯度信息幅值。可以证明通过改进遗传算法能够对港口照明进行分区控制。至此，完成基于改进遗传算法对港口照明控制系统软件部分的优化。

2 仿真实验

2.1 实验准备

为构建仿真实验，本文在Greaclly 模拟仿真系统上选定15 套港口照明灯具作为仿真实验对象。通过Greaclly 模拟仿真系统将港口照明控制过程分为两个层面，分别是中控控制以及现场控制。现场控制通过工作人员对其进行反馈得知。中控控制层的Soutnel-IE 指的是港口照明控制数据的实时通信，再通过上位监控主机进而驱动港口照明控制开关的闭合。本次在Greaclly 模拟仿真系统上模拟港口照明的具体控制流程。

分别使用传统控制系统以及本文设计控制系统进行仿真实验，设置传统的控制系统为实验对照组。仿真实验主要内容为测试两种控制系统的港口照明控制能耗，从而评定控制节能效果更好的控制系统。在此次的仿真实验中，共进行3 种港口照明作业情况下的仿真实验。针对Greaclly 模拟仿真系统测得的港口照明控制能耗，记录实验结果，进而判断两种控制系统对于港口照明能耗的控制能力。

2.2 实验结果分析与结论

根据设计的仿真实验步骤，采集3 种港口照明作业情况下的实验数据，将两种控制系统下的港口照明控制能耗进行对比，结果如表1 所示。

通过表1 可得出如下的结论：在港口照明正常作业情况下，设计的控制系统港口照明控制能耗最高仅为69.13 kW·h，实验对照组最高为186.68 kW·h，设计的控制系统节能性更好，可以实现对港口照明的节能控制。通过仿真实验，证明所设计的控制系统其各项功能均可以满足设计总体要求，可以广泛应用于港口照明控制方面。

3 结论

通过仿真实验证明，基于改进遗传算法的港口照明控制系统在港口照明节能控制中的具体优势已经显现出来。港口照明控制能耗的高低是保证港口照明控制精度以及质量的主要衡量标准，而针对港口照明控制系统进行基于改进遗传算法的优化设计可以大幅度提高港口照明控制的节能性。基于改进遗传算法的港口照明控制系统不但能够完成传统的港口照明控制系统所不能完成的任务，还能以改进遗传算法为核心算法，为港口照明控制领域的研究提供学术意义。本文不足之处在于没有对基于改进遗传算法的港口照明控制系统权限管理进行深入分析，未来将会在此方面进行深入研究。

表1 港口照明控制能耗对比