高级别智能驾驶业务系列：港口作业仿真系统

在港口无人水平运输场景中，经纬恒润提供了车、路、网、云、图全栈式自研解决方案，包含了自动驾驶车辆、路侧车路协同、全场高可靠定位、5G远程驾驶、运营调度管理、数字孪生、仿真系统、高精地图等专业模块，组成了一套完整的智慧港口解决方案。

 

其中，仿真系统作为智慧港口整体解决方案的一个重要组成部分，具备“回溯既往、掌控当下、预测未来”的场景效果和应用价值，并且在港口规划、开发测试、生产运营等不同阶段发挥作用。

 

在规划阶段，港口需要对比不同的建设布局和资源配置方案，如道路布局、堆场容量配置；在开发测试阶段，港口需要测试验证不同的策略和算法，如路口通行规则、集卡调度策略、堆场计划算法；在生产运营阶段，港口需要实时评估不同决策带来的影响，如交通管制等。

 

仿真系统是港口数字孪生系统的重要组成部分，通过对生产过程全要素、全流程建模，可对集装箱码头作业细粒度还原。因此，码头仿真系统可以为港口提供面向不同规划和策略的测试验证环境以及面向运营决策的推理计算模块，助力港口数字化建设，提高运营效率。

 

 

系统组成

 

仿真系统依托于数字孪生基础架构，由仿真前端、场景可视化、仿真逻辑、仿真后端、扩展接口共同构成。

 

▎仿真前端

 

场景编排：用户通过鼠标和快捷键操作使用编排功能。面向不同港口的不同规划，编排功能可以帮助用户在数字孪生系统中快速完成港口“建设”，并可将保存后的不同规划方案在仿真过程中使用，对比论证。

任务设置：仿真任务设置支持两种模式。实际生产任务模式：以历史或者未来的生产任务和船舶堆场状态为起始条件仿真；参数生成场景模式：根据泛化的场景描述参数，自动生成生产任务等仿真初始条件。

数据看板：数据看板在码头三维可视化窗口上叠加显示，以2D图表的形式展示仿真过程数据，显示内容包括堆场箱区占用率、各种类型箱子的数量和占比、不同机械设备的作业效率等等。数字看板上显示的数据内容和图表形式，以及整个数据看板的布局，支持用户按照自己喜好进行修改并保存。

 

▎场景可视化

 

三维视景：码头仿真系统基于数字孪生系统可视化平台，以仿真生成的岸桥、场桥、HAV、TOS等设备状态数据、堆场状态以及作业任务数据，驱动三维场景，实现码头仿真过程的动态显示。

信息增强：支持堆场箱区贝位布局显示、车辆状态标识、车辆规划路径、集装箱任务路径等用于信息增强的三维辅助信息显示。

 

▎仿真逻辑

 

实体模块：针对港口内的场桥、岸桥、HAV、有人集卡等作业机械和车辆，仿真系统搭建了符合作业规则以及运动特性的实体仿真模块，可以在仿真系统中执行水平运输和垂直运输的作业任务。

算法模块：针对港口内的TOS、ECS、FMS等调度算法系统，仿真系统搭建了对应的算法仿真模块，可以支持仿真任务完整闭环运行。

 

▎仿真后端

 

仿真调度：可以支持并行仿真，仿真过程可以暂停、恢复，以及选择倍速运行。方便用户监控仿真过程，以及快速得到仿真结果。

用户管理：管理员可配置不同的用户权限，仿真用户之间可共享编排场景和任务设置的内容。

 

▎扩展接口

 

通信适配：支持对接真实系统，可适配被测对象的通信协议，具备通用性。

 

 

系统特点

 

具备场景编排功能：该功能下方便用户对比分析不同码头布局，编排后的码头场景由标准化的集装箱码头布局文件描述。

仿真任务可灵活创建：既支持实际生产任务导入，又支持参数化场景构建。构建好的仿真任务由标准的集装箱生产作业任务文件描述。

支持仿真加速：可支持倍速>100，帮助用户进行快速仿真测试迭代以及快速仿真推理计算。

具备不同运行模式：仿真原型模式，生产预演模式以及在环验证模式。

仿真过程随机且可重复。

 

 

应用案例

 

经纬恒润数字孪生及仿真系统已在山东济宁港航龙拱港、河北港口集团京唐港布局应用，为客户提高集装箱码头生产运营效率提供了强大的工具。未来，数字孪生及仿真系统还会扩展到矿山、园区自动驾驶等场景，为更多的行业客户创造价值。科技发展日新月异，经纬恒润将继续坚持自主创新，为客户提供更高质量、更好体验、更具有市场竞争力的产品和服务，为实现客户场景数字化、自动化、智能化目标而努力！