手术室设备的多主体异构任务融合调度方法

本技术涉及医疗设备智能调度，特别是涉及一种手术室设备的多主体异构任务融合调度方法。

背景技术：

1、随着精准外科和智能手术室的发展，现代手术室配备了越来越多的智能化医疗设备，包括手术机器人、麻醉工作站、多参数监护仪、术中导航系统、术中影像设备（如术中ct、术中mri）、辅助机械臂、智能输液泵等。这些设备在功能、性能、接口协议和工作方式上存在显著差异，属于典型的异构系统。因此，如何提升手术设备的协同效果是当前的研究重点。

2、传统手术设备的协同方式基本都是通过工作人员手动协调的方式实现，但是该方式不仅使得设备运行孤岛化，效率低下且对齐效果差，其次，调度粒度粗糙，使得部分医疗设备过繁忙，部分医疗器械长时间空闲，并且由于设备之间的异构行特点，多设备的协调适配难度大，人为手动协调能力较差，从而导致对手术设备的多主体异构协调的适用性较低。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种手术室设备的多主体异构任务融合调度方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种手术室设备的多主体异构任务融合调度方法，包括：

3、获取当前手术任务、各手术设备的当前设备状态信息，并基于所述当前手术任务、以及各所述手术设备的当前设备状态信息，生成异构任务序列、以及各所述手术设备的设备智能体模型；

4、基于所述异构任务序列，通过多目标优化策略，生成各目标手术设备的初始调度方案，并基于各所述目标手术设备的初始调度方案，通过各所述设备智能体模型，生成各所述目标手术设备的设备执行方案；

5、基于各所述目标手术设备的设备执行方案，通过时空冲突检测调整策略，调整控制各所述目标手术设备执行所述当前手术任务，得到各所述目标手术设备的当前执行进度信息，并基于各所述目标手术设备的当前执行进度信息，通过各所述设备智能体模型，调整各所述目标手术设备的设备执行方案，返回执行基于各所述目标手术设备的设备执行方案，通过时空冲突检测调整策略，调整控制各所述目标手术设备执行所述当前手术任务，得到各所述目标手术设备的当前执行进度信息步骤，直到完成所述当前手术任务。

6、可选的，所述基于所述当前手术任务、以及各所述手术设备的当前设备状态信息，生成异构任务序列、以及各所述手术设备的设备智能体模型，包括：

7、将所述当前手术任务，拆分为任务流程的各任务节点的任务内容，并识别每个任务内容所需要的设备能力信息；

8、基于各所述任务节点的任务内容，识别各所述任务节点的任务特征信息，并基于各所述任务节点在所述任务流程中的任务连接方式，构建所述当前手术任务的初始异构任务序列；

9、将每个任务内容所需要的设备能力信息、各所述任务节点的任务特征信息，分别填充至所述初始异构任务序列中，得到异构任务序列；

10、针对每个手术设备，基于所述手术设备的当前设备状态信息，识别所述手术设备的设备能力信息、所述手术设备的当前状态信息、以及所述手术设备的工作空间结构信息，并基于所述手术设备的工作空间结构信息，构建所述手术设备的设备结构模型；

11、将所述手术设备的设备能力信息、所述手术设备的当前状态信息、以及所述手术设备的设备结构模型，添加到初始智能体模型中，得到所述手术设备的设备智能体模型。

12、可选的，所述基于所述异构任务序列，通过多目标优化策略，生成各目标手术设备的初始调度方案，包括：

13、基于所述异构任务序列、以及各所述手术设备的当前状态信息，生成各手术设备种群，并基于各所述手术设备种群，通过多维适用性评估策略，生成各所述手术设备种群对应的多目标评价值；所述手术设备种群中包括为每个任务节点所适配的手术设备；

14、对各所述手术设备种群进行交叉变异处理，得到各新手术设备种群，并将各所述新手术设备种群，替换各所述手术设备种群，返回执行基于各所述手术设备种群，通过多维适用性评估策略，生成各所述手术设备种群对应的多目标评价值步骤，得到各所述新手术设备种群的新多目标评价值；

15、基于各所述手术设备种群对应的多目标评价值、以及各所述新手术设备种群的新多目标评价值，通过非支配排序策略，筛选各初始目标手术设备种群，并将各所述初始目标手术设备种群，替换各所述手术设备种群，返回执行基于各所述手术设备种群，通过多维适用性评估策略，生成各所述手术设备种群对应的多目标评价值步骤，直到满足预设迭代终止条件时停止迭代过程；

16、在最后一次迭代得到的各初始目标手术设备种群中，筛选多目标评价值最高的初始目标手术设备种群，作为目标手术设备种群，并将所述目标手术设备种群，作为各目标手术设备的初始调度方案。

17、可选的，所述基于各所述各目标手术设备的初始调度方案，通过各所述设备智能体模型，生成各所述目标手术设备的设备执行方案，包括：

18、针对每个目标手术设备，在所述目标手术设备种群中，查询所述目标手术设备对应的目标任务节点的任务特征信息；

19、基于所述目标任务节点的任务特征信息，通过每个目标手术设备的设备智能体模型，生成所述目标任务节点对应的各初始设备执行方案，并基于每个目标任务节点对应的各初始设备执行方案，通过所述异构任务序列，生成任务协同执行评价结果；

20、基于所述任务协同执行评价结果，迭代调整每个目标任务节点对应的各初始设备执行方案，得到所述目标手术设备的设备执行方案。

21、可选的，所述基于各所述目标手术设备的设备执行方案，通过时空冲突检测调整策略，调整控制各所述目标手术设备执行所述当前手术任务，得到各所述目标手术设备的当前执行进度信息，包括：

22、基于各所述目标手术设备的设备执行方案，通过时空冲突检测策略，识别各所述目标手术设备的当前时空冲突检测结果；

23、基于各所述目标手术设备的当前时空冲突检测结果，通过三级冲突消解策略，对各所述目标手术设备的设备执行方案进行调整处理，得到各所述目标手术设备的目标设备执行方案；

24、基于各所述目标手术设备的目标设备执行方案，控制各所述目标手术设备执行所述当前手术任务，并采集各所述目标手术设备的当前子执行进度信息；

25、将各所述目标手术设备的当前子执行进度信息，作为各所述目标手术设备的当前执行进度信息。

26、可选的，所述基于各所述目标手术设备的当前执行进度信息，通过各所述设备智能体模型，调整各所述目标手术设备的设备执行方案，包括：

27、基于各所述目标手术设备的当前执行进度信息，判断是否存在触发事件，并在存在触发事件时，识别当前触发点对应的触发任务节点；

28、基于所述触发任务节点，识别所述触发事件对应的影响任务范围，并基于所述影响任务范围，识别所述触发事件对应的修复策略；

29、基于所述触发事件对应的修复策略，调整各所述目标手术设备的设备执行方案。

30、第二方面，本技术还提供了一种手术室设备的多主体异构任务融合调度装置，包括：

31、获取模块，用于获取当前手术任务、各手术设备的当前设备状态信息，并基于所述当前手术任务、以及各所述手术设备的当前设备状态信息，生成异构任务序列、以及各所述手术设备的设备智能体模型；

32、生成模块，用于基于所述异构任务序列，通过多目标优化策略，生成各目标手术设备的初始调度方案，并基于各所述目标手术设备的初始调度方案，通过各所述设备智能体模型，生成各所述目标手术设备的设备执行方案；

33、迭代模块，用于基于各所述目标手术设备的设备执行方案，通过时空冲突检测调整策略，调整控制各所述目标手术设备执行所述当前手术任务，得到各所述目标手术设备的当前执行进度信息，并基于各所述目标手术设备的当前执行进度信息，通过各所述设备智能体模型，调整各所述目标手术设备的设备执行方案，返回执行基于各所述目标手术设备的设备执行方案，通过时空冲突检测调整策略，调整控制各所述目标手术设备执行所述当前手术任务，得到各所述目标手术设备的当前执行进度信息步骤，直到完成所述当前手术任务。

34、可选的，所述获取模块，具体用于：

35、将所述当前手术任务，拆分为任务流程的各任务节点的任务内容，并识别每个任务内容所需要的设备能力信息；

36、基于各所述任务节点的任务内容，识别各所述任务节点的任务特征信息，并基于各所述任务节点在所述任务流程中的任务连接方式，构建所述当前手术任务的初始异构任务序列；

37、将每个任务内容所需要的设备能力信息、各所述任务节点的任务特征信息，分别填充至所述初始异构任务序列中，得到异构任务序列；

38、针对每个手术设备，基于所述手术设备的当前设备状态信息，识别所述手术设备的设备能力信息、所述手术设备的当前状态信息、以及所述手术设备的工作空间结构信息，并基于所述手术设备的工作空间结构信息，构建所述手术设备的设备结构模型；

39、将所述手术设备的设备能力信息、所述手术设备的当前状态信息、以及所述手术设备的设备结构模型，添加到初始智能体模型中，得到所述手术设备的设备智能体模型。

40、可选的，所述生成模块，具体用于：

41、基于所述异构任务序列、以及各所述手术设备的当前状态信息，生成各手术设备种群，并基于各所述手术设备种群，通过多维适用性评估策略，生成各所述手术设备种群对应的多目标评价值；所述手术设备种群中包括为每个任务节点所适配的手术设备；

42、对各所述手术设备种群进行交叉变异处理，得到各新手术设备种群，并将各所述新手术设备种群，替换各所述手术设备种群，返回执行基于各所述手术设备种群，通过多维适用性评估策略，生成各所述手术设备种群对应的多目标评价值步骤，得到各所述新手术设备种群的新多目标评价值；

43、基于各所述手术设备种群对应的多目标评价值、以及各所述新手术设备种群的新多目标评价值，通过非支配排序策略，筛选各初始目标手术设备种群，并将各所述初始目标手术设备种群，替换各所述手术设备种群，返回执行基于各所述手术设备种群，通过多维适用性评估策略，生成各所述手术设备种群对应的多目标评价值步骤，直到满足预设迭代终止条件时停止迭代过程；

44、在最后一次迭代得到的各初始目标手术设备种群中，筛选多目标评价值最高的初始目标手术设备种群，作为目标手术设备种群，并将所述目标手术设备种群，作为各目标手术设备的初始调度方案。

45、可选的，所述生成模块，具体用于：

46、针对每个目标手术设备，在所述目标手术设备种群中，查询所述目标手术设备对应的目标任务节点的任务特征信息；

47、基于所述目标任务节点的任务特征信息，通过每个目标手术设备的设备智能体模型，生成所述目标任务节点对应的各初始设备执行方案，并基于每个目标任务节点对应的各初始设备执行方案，通过所述异构任务序列，生成任务协同执行评价结果；

48、基于所述任务协同执行评价结果，迭代调整每个目标任务节点对应的各初始设备执行方案，得到所述目标手术设备的设备执行方案。

49、可选的，所述迭代模块，具体用于：

50、基于各所述目标手术设备的设备执行方案，通过时空冲突检测策略，识别各所述目标手术设备的当前时空冲突检测结果；

51、基于各所述目标手术设备的当前时空冲突检测结果，通过三级冲突消解策略，对各所述目标手术设备的设备执行方案进行调整处理，得到各所述目标手术设备的目标设备执行方案；

52、基于各所述目标手术设备的目标设备执行方案，控制各所述目标手术设备执行所述当前手术任务，并采集各所述目标手术设备的当前子执行进度信息；

53、将各所述目标手术设备的当前子执行进度信息，作为各所述目标手术设备的当前执行进度信息。

54、可选的，所述迭代模块，具体用于：

55、基于各所述目标手术设备的当前执行进度信息，判断是否存在触发事件，并在存在触发事件时，识别当前触发点对应的触发任务节点；

56、基于所述触发任务节点，识别所述触发事件对应的影响任务范围，并基于所述影响任务范围，识别所述触发事件对应的修复策略；

57、基于所述触发事件对应的修复策略，调整各所述目标手术设备的设备执行方案。

58、第三方面，本技术提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中任一项所述的方法的步骤。

59、第四方面，本技术提供了一种计算机可读存储介质。其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述的方法的步骤。

60、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面中任一项所述的方法的步骤。

61、上述手术室设备的多主体异构任务融合调度方法，通过获取当前手术任务、各手术设备的当前设备状态信息，并基于所述当前手术任务、以及各所述手术设备的当前设备状态信息，生成异构任务序列、以及各所述手术设备的设备智能体模型；基于所述异构任务序列，通过多目标优化策略，生成各目标手术设备的初始调度方案，并基于各所述目标手术设备的初始调度方案，通过各所述设备智能体模型，生成各所述目标手术设备的设备执行方案；基于各所述目标手术设备的设备执行方案，通过时空冲突检测调整策略，调整控制各所述目标手术设备执行所述当前手术任务，得到各所述目标手术设备的当前执行进度信息，并基于各所述目标手术设备的当前执行进度信息，通过各所述设备智能体模型，调整各所述目标手术设备的设备执行方案，返回执行基于各所述目标手术设备的设备执行方案，通过时空冲突检测调整策略，调整控制各所述目标手术设备执行所述当前手术任务，得到各所述目标手术设备的当前执行进度信息步骤，直到完成所述当前手术任务。本方案，通过将当前手术任务转化为异构任务序列，并结合本方案针对每个手术设备所构建的设备智能体模型，分别生成每个目标手术设备的初始调度方案，从而避免了异构设备的统一调度规划问题，确保了各目标手术设备都能够精准、统一、协同调度。还避免了人为调度的片面性、效率低下的问题，提升了对各手术设备的调度精准度和调度效率，其次，本方案再生成调度方案后，通过时空冲突检测的方式，调整各手术设备所存在的协调异常、时间、空间异常的调度协调问题，在避免人工调度的协调调度能力较差的问题的同时，综合考量了对手术设备的调度合理性、调度可行性以及调度适配性，最后，本方案在手术任务执行过程中，还实时采集各目标手术设备的当前执行进度信息，从而根据任务执行情况，实时调整各目标手术设备的设备执行方案，避免突发情况影响手术设备执行进程，从而干扰手术正常进行的情况，提升了手术设备系统控制的智能化、以及动态及时调整的技术效果，从而综合提升了对手术设备的多主体异构协调的适用性。