概述

傳統(tǒng)港口存在安全隱患多、數(shù)據(jù)孤島多、管理決策依賴經(jīng)驗(yàn)的痛點(diǎn)，數(shù)字孿生系統(tǒng)通過(guò)在虛擬空間中建立與物理港口一一對(duì)應(yīng)的模型，并接入實(shí)時(shí)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碼頭的生產(chǎn)作業(yè)進(jìn)行多角度、全方位的實(shí)時(shí)監(jiān)控，推動(dòng)碼頭作業(yè)及管理工作的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，降低因人工頻繁進(jìn)入作業(yè)場(chǎng)景而帶來(lái)的安全隱患，提高安全性。同時(shí)，數(shù)字孿生系統(tǒng)還支持記錄回放和生產(chǎn)過(guò)程仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)任務(wù)的仿真預(yù)演、策略驗(yàn)證和分析評(píng)估，提高生產(chǎn)效率。為港口決策管理層提供實(shí)時(shí)可視、信息通暢、科學(xué)的數(shù)字技術(shù)平臺(tái)，真正做到“數(shù)據(jù)賦能管理、多維展示運(yùn)營(yíng)、全景智能監(jiān)控”。

經(jīng)緯恒潤(rùn)開發(fā)的智慧港口數(shù)字孿生系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，包括數(shù)字孿生前端、數(shù)字孿生后端、仿真前端、仿真后端等組成部分。數(shù)字孿生后端建立了包括碼頭面、堆場(chǎng)、道路、岸橋、場(chǎng)橋、車輛等設(shè)備設(shè)施的碼頭生產(chǎn)場(chǎng)景的三維模型，通過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)模塊對(duì)接碼頭生產(chǎn)系統(tǒng)（TOS）、設(shè)備控制系統(tǒng)（ECS）、車隊(duì)管理系統(tǒng)（FMS）等信息物理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)接收生產(chǎn)數(shù)據(jù)，渲染三維生產(chǎn)場(chǎng)景，傳輸?shù)角岸诉M(jìn)行顯示，同時(shí)前端還通過(guò)圖表形式顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)集裝箱碼頭生產(chǎn)過(guò)程的全局實(shí)時(shí)監(jiān)控。 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)全部被保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，事后可以調(diào)取任意時(shí)間段進(jìn)行回放，分析關(guān)鍵事件和效率卡點(diǎn)。碼頭仿真后端根據(jù)碼頭生產(chǎn)流程和作業(yè)機(jī)械的工作原理建立集裝箱碼頭仿真模型，支持對(duì)生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行仿真預(yù)演、策略驗(yàn)證和分析評(píng)估，促進(jìn)集裝箱碼頭生產(chǎn)效率的提高。

智慧港口數(shù)字孿生系統(tǒng)框圖

智慧港口數(shù)字孿生系統(tǒng)前端

系統(tǒng)功能

• 港口要素三維呈現(xiàn)：靜態(tài)要素（地形地貌、建筑、碼頭、堆場(chǎng)、道路等）和動(dòng)態(tài)要素（岸橋、場(chǎng)橋、無(wú)人集卡、集裝箱等）
• 作業(yè)場(chǎng)景顯示：對(duì)接TOS、ECS、FMS等生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控
• 多視角展現(xiàn)：漫游模式、固定點(diǎn)位視角切換、要素快速定位和車輛跟隨功能
• 三維輔助信息顯示：堆場(chǎng)/貝位編號(hào)信息、集裝箱類型篩選/過(guò)濾、集裝箱信息顯示、集裝箱任務(wù)路線顯示和車輛任務(wù)路線顯示、車輛信息顯示
• 生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)接：TOS系統(tǒng)、ECS系統(tǒng)、FMS系統(tǒng)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)接
• 保存回放：記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，任意選取回放時(shí)間段、加速回放
• 仿真驗(yàn)證：設(shè)置仿真任務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行全數(shù)字仿真，或與真實(shí)TOS、FMS對(duì)接，進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)任務(wù)模擬
• 場(chǎng)景編排：對(duì)碼頭生產(chǎn)場(chǎng)景進(jìn)行自定義編排和發(fā)布，保證碼頭、堆場(chǎng)的靜態(tài)布局和作業(yè)機(jī)械投入
• 數(shù)據(jù)圖表顯示：提供多種類型的圖表以展示相關(guān)數(shù)據(jù)
• 多用戶訪問(wèn)：支持B/S架構(gòu)，多用戶同時(shí)使用，具備不同的用戶權(quán)限設(shè)置
• 天氣狀況模擬：四季更替、晝夜交替和不同天氣狀況模擬

系統(tǒng)特點(diǎn)

• B/S架構(gòu)，支持多用戶訪問(wèn)，對(duì)客戶端設(shè)備性能要求低
• 生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)景的三維高逼真度動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)
• 支持指揮中心大屏展示
• 對(duì)接TOS、ECS、FMS等生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)展示生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程
• 支持多種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)圖表展示
• 支持堆場(chǎng)布局、作業(yè)路線、集裝箱篩選等多種輔助信息顯示
• 支持多視角、多種漫游方式
• 支持拖拽形式的三維場(chǎng)景編排
• 支持對(duì)編排的或者孿生的生產(chǎn)場(chǎng)景進(jìn)行全數(shù)字仿真
• 支持對(duì)接真實(shí)FMS和TOS進(jìn)行生產(chǎn)任務(wù)仿真

應(yīng)用案例

智慧港口數(shù)字孿生系統(tǒng)已部署于日照港、龍拱港、京唐港等多個(gè)港口，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控、車隊(duì)管理系統(tǒng)驗(yàn)證、生產(chǎn)任務(wù)預(yù)演等功能，對(duì)提高港口生產(chǎn)效率發(fā)揮了積極作用。