一种基于数字孪生的自动化码头箱区优化系统及设计方法技术方案

本发明专利技术披露一种基于数字孪生的自动化码头箱区优化系统及设计方法。针对自动化集装箱码头不确定因素对箱位分配的影响，提出一个基于数字孪生的自动化码头箱区优化系统。利用物联网、虚拟现实和数字线程等新技术，构建自动化码头箱区的物理与孪生模型，完成物理与数字世界的连接与映射。通过采集箱区的实时数据，结合模型库与算法库，制定箱区分配方案；当箱区中作业环境发生变化时，及时更新数据，调整初始调度方案，发送最新指令给自动化码头箱区。该系统可以实时反馈数据以提供与现实匹配的箱区作业方案，并在孪生箱区中进行迭代验证，提高了调度方案的可行性与适用性，有助于改善自动化码头的作业效率。改善自动化码头的作业效率。改善自动化码头的作业效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的自动化码头箱区优化系统及设计方法

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[0001]本专利技术涉及自动化码头
，具体是一种基于数字孪生的自动化码头箱区优化系统及设计方法。

技术介绍
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[0002]在自动化码头的实际运营中，面对天气、交通、设备故障等不确定因素，自动化设备与系统不能及时做出响应，仍旧执行初始调度方案，可能导致设备空待、集中作业等现象，影响码头的整体效率。箱区是自动化码头作业的主要场所，承担了集装箱的发箱和收箱作业。在实际作业过程中，堆场工作人员基于现有箱量和预计到达箱量制定堆场箱位分配计划，但由于外集卡与船期的提前与延误等不确定场景的干涉，不同类型集装箱的进场时间是未知的。这种情况下，以未来集装箱进场时刻已知为假设的计划模式下的箱位分配策略并不能应对实际情况的变化，如果继续执行计划的箱位分配方案，可能会导致部分箱区内设备空待、翻箱量增加、箱区作业量集中等结果，影响码头的装卸船效率。
[0003]数字孪生可以构建物理世界与数字世界，通过收集来自现实世界传感器的数据驱动，反映产品、生产过程或服务的各个方面，是一种刻画物理世界、仿真物理世界本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的自动化码头箱区优化系统，其特征在于：包括物理箱区、孪生箱区、数据中心、模型库与算法库五个组成部分；物理箱区主要是自动化码头箱区及箱区物联网，负责感知作业与环境数据并传输给数据中心；孪生箱区包含了物理建模与仿真建模，物理建模是指建立与物理箱区为镜像的孪生箱区；仿真建模的目标是在孪生箱区中验证箱区分配方案；数据中心则用于存储物理箱区中的实时数据与孪生箱区的仿真数据，模型库与算法库是为箱区提供可选择的分配方案；基于数字孪生的自动化码头箱区的优化流程如下：(1)在物理箱区中通过感知层、网络层与应用层，采集箱区作业的实时数据；(2)传输数据给数据中心，经过数据存储与处理，分析箱区作业过程中存在的问题及优化目标；(3)结合实际的作业场景，构建相适应的箱位分配、翻箱优化数学模型；(4)运用算法库中的相关算法，在实时数据的基础上，求解相应优化问题的可行解，提出应对的箱区分配方案；(5)孪生箱区收到可选择的作业方案后，执行该方案的仿真模型，同时将仿真、模型、决策数据反馈给数据中心；(6)经过数据中心的处理与分析，模型库与算法库重新计算优化，更新箱区优化方案；(7)优化后的箱区分配方案在孪生箱区进行仿真验证，如此迭代，形成最优的作业策略；(8)最后，发送控制指令给自动化码头箱区并执行。2.一种如权利要求1所述的基于数字孪生的自动化码头箱区优化系统的设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：建立物理箱区(1)确定箱区组件：箱区是由堆垛的集装箱组成，ASC则是每个箱区的重要装卸设备，ASC的吊具用于集装箱的抓取与落下，AGV负责集装箱的水平运输，并由ASC将集装箱放置在AGV上或从AGV上取走集装箱；(2)构建箱区物联网：利用物联网技术对箱区中的组件和自然环境进行感知、识别、分析和控制，在感知层设置多种射频识别装置和智能传感器，可以检测设备和环境信...

【专利技术属性】
技术研发人员：苌道方，高银萍，陆后军，凌强，田宇，李玉，孙苗苗，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：