数字孪生系统

概述

传统港口存在安全隐患多、数据孤岛多、管理决策依赖经验的痛点，数字孪生系统通过在虚拟空间中建立与物理港口一一对应的模型，并接入实时生产运营数据，实现对码头的生产作业进行多角度、全方位的实时监控，推动码头作业及管理工作的数字化转型，降低因人工频繁进入作业场景而带来的安全隐患，提高安全性。同时，数字孪生系统还支持记录回放和生产过程仿真，实现对生产任务的仿真预演、策略验证和分析评估，提高生产效率。为港口决策管理层提供实时可视、信息通畅、科学的数字技术平台，真正做到“数据赋能管理、多维展示运营、全景智能监控”。

经纬恒润开发的智慧港口数字孪生系统采用B/S架构，包括数字孪生前端、数字孪生后端、仿真前端、仿真后端等组成部分。数字孪生后端建立了包括码头面、堆场、道路、岸桥、场桥、车辆等设备设施的码头生产场景的三维模型，通过数据服务模块对接码头生产系统（TOS）、设备控制系统（ECS）、车队管理系统（FMS）等信息物理系统，实时接收生产数据，渲染三维生产场景，传输到前端进行显示，同时前端还通过图表形式显示生产数据统计信息，实现对集装箱码头生产过程的全局实时监控。 生产过程中产生的实时数据全部被保存到数据库中，事后可以调取任意时间段进行回放，分析关键事件和效率卡点。码头仿真后端根据码头生产流程和作业机械的工作原理建立集装箱码头仿真模型，支持对生产任务进行仿真预演、策略验证和分析评估，促进集装箱码头生产效率的提高。

智慧港口数字孪生系统框图

智慧港口数字孪生系统前端

系统功能

• 港口要素三维呈现：静态要素（地形地貌、建筑、码头、堆场、道路等）和动态要素（岸桥、场桥、无人集卡、集装箱等）
• 作业场景显示：对接TOS、ECS、FMS等生产作业系统，对生产过程进行实时监控
• 多视角展现：漫游模式、固定点位视角切换、要素快速定位和车辆跟随功能
• 三维辅助信息显示：堆场/贝位编号信息、集装箱类型筛选/过滤、集装箱信息显示、集装箱任务路线显示和车辆任务路线显示、车辆信息显示
• 生产数据对接：TOS系统、ECS系统、FMS系统等实时数据对接
• 保存回放：记录生产数据，任意选取回放时间段、加速回放
• 仿真验证：设置仿真任务场景进行全数字仿真，或与真实TOS、FMS对接，进行生产作业任务模拟
• 场景编排：对码头生产场景进行自定义编排和发布，保证码头、堆场的静态布局和作业机械投入
• 数据图表显示：提供多种类型的图表以展示相关数据
• 多用户访问：支持B/S架构，多用户同时使用，具备不同的用户权限设置
• 天气状况模拟：四季更替、昼夜交替和不同天气状况模拟

系统特点

• B/S架构，支持多用户访问，对客户端设备性能要求低
• 生产作业场景的三维高逼真度动态呈现
• 支持指挥中心大屏展示
• 对接TOS、ECS、FMS等生产作业系统，实时展示生产作业过程
• 支持多种生产数据的统计图表展示
• 支持堆场布局、作业路线、集装箱筛选等多种辅助信息显示
• 支持多视角、多种漫游方式
• 支持拖拽形式的三维场景编排
• 支持对编排的或者孪生的生产场景进行全数字仿真
• 支持对接真实FMS和TOS进行生产任务仿真

应用案例

智慧港口数字孪生系统已部署于日照港、龙拱港、京唐港等多个港口，实现了生产过程监控、车队管理系统验证、生产任务预演等功能，对提高港口生产效率发挥了积极作用。