數(shù)字孿生系統(tǒng)

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)驗的痛點，數(shù)字孿生系統(tǒng)通過在虛擬空間中建立與物理港口一一對應(yīng)的模型，并接入實時生產(chǎn)運營數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對碼頭的生產(chǎn)作業(yè)進行多角度、全方位的實時監(jiān)控，推動碼頭作業(yè)及管理工作的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，降低因人工頻繁進入作業(yè)場景而帶來的安全隱患，提高安全性。同時，數(shù)字孿生系統(tǒng)還支持記錄回放和生產(chǎn)過程仿真，實現(xiàn)對生產(chǎn)任務(wù)的仿真預演、策略驗證和分析評估，提高生產(chǎn)效率。為港口決策管理層提供實時可視、信息通暢、科學的數(shù)字技術(shù)平臺，真正做到“數(shù)據(jù)賦能管理、多維展示運營、全景智能監(jiān)控”。

經(jīng)緯恒潤開發(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、道路、岸橋、場橋、車輛等設(shè)備設(shè)施的碼頭生產(chǎn)場景的三維模型，通過數(shù)據(jù)服務(wù)模塊對接碼頭生產(chǎn)系統(tǒng)（TOS）、設(shè)備控制系統(tǒng)（ECS）、車隊管理系統(tǒng)（FMS）等信息物理系統(tǒng)，實時接收生產(chǎn)數(shù)據(jù)，渲染三維生產(chǎn)場景，傳輸?shù)角岸诉M行顯示，同時前端還通過圖表形式顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計信息，實現(xiàn)對集裝箱碼頭生產(chǎn)過程的全局實時監(jiān)控。 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)全部被保存到數(shù)據(jù)庫中，事后可以調(diào)取任意時間段進行回放，分析關(guān)鍵事件和效率卡點。碼頭仿真后端根據(jù)碼頭生產(chǎn)流程和作業(yè)機械的工作原理建立集裝箱碼頭仿真模型，支持對生產(chǎn)任務(wù)進行仿真預演、策略驗證和分析評估，促進集裝箱碼頭生產(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、道路等）和動態(tài)要素（岸橋、場橋、無人集卡、集裝箱等）
• 作業(yè)場景顯示：對接TOS、ECS、FMS等生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控
• 多視角展現(xiàn)：漫游模式、固定點位視角切換、要素快速定位和車輛跟隨功能
• 三維輔助信息顯示：堆場/貝位編號信息、集裝箱類型篩選/過濾、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)對接：TOS系統(tǒng)、ECS系統(tǒng)、FMS系統(tǒng)等實時數(shù)據(jù)對接
• 保存回放：記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，任意選取回放時間段、加速回放
• 仿真驗證：設(shè)置仿真任務(wù)場景進行全數(shù)字仿真，或與真實TOS、FMS對接，進行生產(chǎn)作業(yè)任務(wù)模擬
• 場景編排：對碼頭生產(chǎn)場景進行自定義編排和發(fā)布，保證碼頭、堆場的靜態(tài)布局和作業(yè)機械投入
• 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：支持B/S架構(gòu)，多用戶同時使用，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

• B/S架構(gòu)，支持多用戶訪問，對客戶端設(shè)備性能要求低
• 生產(chǎn)作業(yè)場景的三維高逼真度動態(tài)呈現(xiàn)
• 支持指揮中心大屏展示
• 對接TOS、ECS、FMS等生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)，實時展示生產(chǎn)作業(yè)過程
• 支持多種生產(chǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計圖表展示
• 支持堆場布局、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景編排
• 支持對編排的或者孿生的生產(chǎn)場景進行全數(shù)字仿真
• 支持對接真實FMS和TOS進行生產(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、京唐港等多個港口，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程監(jiān)控、車隊管理系統(tǒng)驗證、生產(chǎn)任務(wù)預演等功能，對提高港口生產(chǎn)效率發(fā)揮了積極作用。