概述

傳統港口存在安全隱患多、數據孤島多、管理決策依賴經驗的痛點，數字孿生系統通過在虛擬空間中建立與物理港口一一對應的模型，并接入實時生產運營數據，實現對碼頭的生產作業進行多角度、全方位的實時監控，推動碼頭作業及管理工作的數字化轉型，降低因人工頻繁進入作業場景而帶來的安全隱患，提高安全性。同時，數字孿生系統還支持記錄回放和生產過程仿真，實現對生產任務的仿真預演、策略驗證和分析評估，提高生產效率。為港口決策管理層提供實時可視、信息通暢、科學的數字技術平臺，真正做到“數據賦能管理、多維展示運營、全景智能監控”。

經緯恒潤開發的智慧港口數字孿生系統采用B/S架構，包括數字孿生前端、數字孿生后端、仿真前端、仿真后端等組成部分。數字孿生后端建立了包括碼頭面、堆場、道路、岸橋、場橋、車輛等設備設施的碼頭生產場景的三維模型，通過數據服務模塊對接碼頭生產系統（TOS）、設備控制系統（ECS）、車隊管理系統（FMS）等信息物理系統，實時接收生產數據，渲染三維生產場景，傳輸到前端進行顯示，同時前端還通過圖表形式顯示生產數據統計信息，實現對集裝箱碼頭生產過程的全局實時監控。 生產過程中產生的實時數據全部被保存到數據庫中，事后可以調取任意時間段進行回放，分析關鍵事件和效率卡點。碼頭仿真后端根據碼頭生產流程和作業機械的工作原理建立集裝箱碼頭仿真模型，支持對生產任務進行仿真預演、策略驗證和分析評估，促進集裝箱碼頭生產效率的提高。

智慧港口數字孿生系統框圖

智慧港口數字孿生系統前端

系統功能

• 港口要素三維呈現：靜態要素（地形地貌、建筑、碼頭、堆場、道路等）和動態要素（岸橋、場橋、無人集卡、集裝箱等）
• 作業場景顯示：對接TOS、ECS、FMS等生產作業系統，對生產過程進行實時監控
• 多視角展現：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、集裝箱任務路線顯示和車輛任務路線顯示、車輛信息顯示
• 生產數據對接：TOS系統、ECS系統、FMS系統等實時數據對接
• 保存回放：記錄生產數據，任意選取回放時間段、加速回放
• 仿真驗證：設置仿真任務場景進行全數字仿真，或與真實TOS、FMS對接，進行生產作業任務模擬
• 場景編排：對碼頭生產場景進行自定義編排和發布，保證碼頭、堆場的靜態布局和作業機械投入
• 數據圖表顯示：提供多種類型的圖表以展示相關數據
• 多用戶訪問：支持B/S架構，多用戶同時使用，具備不同的用戶權限設置
• 天氣狀況模擬：四季更替、晝夜交替和不同天氣狀況模擬

系統特點

• B/S架構，支持多用戶訪問，對客戶端設備性能要求低
• 生產作業場景的三維高逼真度動態呈現
• 支持指揮中心大屏展示
• 對接TOS、ECS、FMS等生產作業系統，實時展示生產作業過程
• 支持多種生產數據的統計圖表展示
• 支持堆場布局、作業路線、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場景進行全數字仿真
• 支持對接真實FMS和TOS進行生產任務仿真

應用案例

智慧港口數字孿生系統已部署于日照港、龍拱港、京唐港等多個港口，實現了生產過程監控、車隊管理系統驗證、生產任務預演等功能，對提高港口生產效率發揮了積極作用。