【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字孪生及港口智能化控制平台应用，具体涉及散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统及其构建方法。
技术介绍
1、散货堆场的可视化、智能化、精细化管控，将有效提高港口散料的流转效率，及港区的智能化生产管理水平，在散货港口行业高速流转、集效、滚动式发展中发挥着重要的作用。以煤矿散货码头为例，由于煤矿散货码头作业的复杂性，目前煤矿堆场主要依靠人工根据需要和经验制定堆存信息和堆场作业计划，反馈周期长，效率低，需要大量人力资源，容易出现错误和误差，例如数量、位置等记录不准确的情况，影响操作精度。同时，无法对现场生产进度进行数据共享，无法快速掌握现场生产进度及设备运行情况，为管理层对堆场安全管理、生产运营状况评估及辅助决策提供科学有效的数据依据，已成为制约散货港口高质量深化发展的关键因素。
2、当前，国内外的散货类港口均在探索智能化、数字化转型，以提高散货堆场生产管理能力、节约人力成本为目标，在打造“绿色、安全、高效、智能”的智慧港口的道路上不断走深走实走细。借助数字孪生技术构建智慧散货可视化堆场管控平台，是提高堆场管理能效、精细化生产疏卸计划、提高货运服务水平、降低人力成本，增强企业核心竞争力的必由之路，将有效提高港口生产管理智能化水平，并助力建设安全高效、绿色可持续发展的现代化港口。但目前缺乏一种借助数字孪生技术重构三维立体的可视化堆场生产场景，将堆场地形地貌、堆存货物、基础设备设施等要素真实还原到孪生空间中的有效科学的散货码头管控平台，而且目前的港口控制平台无法满足散货码头在数字孪生可视化下进行高效且稳定的多管
技术实现思路
1、有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出涉及散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统及其构建方法，以克服上述
技术介绍
中的缺点，从而解决以下技术问题：如何提高散货码头在数字孪生可视化堆场智能管控平台的多管理业务的有效集成条件下的管理效率。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下的技术方案：
3、本专利技术提出一种散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，该智能管控系统包括智能管控平台、数据处理中枢装置、无人机子系统、斗轮堆取料机姿态定位子系统和电子秤管理子系统；该智能管控平台集成于一数据处理中枢装置中，数据处理中枢装置通过若干台应用服务器、预置的虚拟化软件和操作系统进行搭建，数据处理中枢装置用于分析处理无人机子系统和斗轮堆取料机姿态定位子系统的三维信息；
4、该智能管控平台分别与无人机子系统、斗轮堆取料机姿态定位子系统、电子秤管理子系统进行通信，无人机子系统用于获取堆场真实三维地理信息，并重塑堆场孪生三维空间模型，从而生成堆场数字生产场景；斗轮堆取料机姿态定位子系统用于获取斗轮堆取料机的三维姿态数据；电子秤管理子系统用于获取码头指定电子秤的皮电子秤作业参数信息；
5、该智能管控平台包括生产业务模块、网络架构定义模块、要素信息供给网络确立模块和功能模型确立模块；生产业务模块用于集成分析关于码头散货集散疏运的生产业务信息；要素信息供给网络确立模块用于确定以堆场真实三维地理信息为基础框架的可操作数据存储模型；
6、功能模型确立模块用于向可操作数据存储模型反映通过无人机子系统、生产业务模块、斗轮堆取料机姿态定位子系统和电子秤管理子系统进行机器自学习获得的叠加关系式，从而通过数据处理中枢装置的一基础层和数据处理中枢装置的一平台系统操作层实现所有关系式的闭环，该基础层由堆场孪生场景、生产信息源、斗轮堆取料机姿态和电子秤称量构筑。
7、进一步地，所述无人机子系统包括无人机、视频录制模组、设于无人机上的3d建模单元、设于无人机上的热成像测温单元和飞行管理中心单元；
8、无人机作为飞行至散货码头上空作业的飞行载体；视频录制模组用于录制散货码头作业现场的视频信息；3d建模单元用于对散货码头作业现场进行3d扫描建模；热成像测温单元用于对散货码头作业现场进行测温从而生成热成像测温信息；飞行管理中心单元用于集成处理视频录制模组、3d建模单元和热成像测温单元的信息，生成堆场料堆三维数字孪生空间模型并将堆场料堆三维数字孪生空间模型传输至数据处理中枢装置，然后将经数据处理中枢装置处理的堆场料堆三维数字孪生空间模型送至智能管控平台。
9、进一步地，数据处理中枢装置内设有建模服务器，该建模服务器运行内置的制图测绘软件自主汇总、分析、校验并建模，该建模服务器完成建模后将堆场料堆三维数字孪生空间模型发送至飞行管理中心单元，飞行管理中心单元处理完成后将堆场料堆三维数字孪生空间模型发送至智能管控平台；
10、飞行管理中心单元将散货堆场分成多个区域，然后选取关键节点并使用数据处理中枢装置的多台虚拟建模服务器分区域分节点同时建模，然后将获得的区域航拍模型上传至数据处理中枢装置的idc服务器资源池中，通过数据处理中枢装置的承接最终建模的汇集虚拟建模服务器完成模型拼接，最后得到反映堆场生产的堆场料堆三维数字孪生空间模型。
11、进一步地，无人机子系统还包括无人机智能充电机库，飞行管理中心单元集成于数据处理中枢装置中，无人机子系统进行热成像测温过程包括如下步骤s100-s300：
12、s100,飞行管理中心单元下发测温任务至无人机智能充电机库，无人机智能充电机库检查、校验无人机性能、气象条件及rtk定位卫星数量，满足起飞条件后，根据作业指令驱动无人机进行巡航任务，然后执行s200；
13、s200,无人机按照已设定好并经过验证的任务航线指令飞行，完成任务后自动返航降落到无人机智能充电机库，然后将热成像测温单元的倾斜摄像资料通过局域网传输至数据处理中枢装置，无人机智能充电机库为无人机与数据处理中枢装置的通信提供数据接口，然后执行s300；
14、s300,飞行管理中心单元的建模服务器自主汇总、分析、处理后，将堆场料堆表面温度信息记录并自动匹配至料堆全景三维模型中，当料堆表面温度超过设定温度阈值，发出自燃预警。
15、进一步地，无人机子系统进行3d建模过程包括如下步骤s1000-s2000：
16、s1000，将堆场流转变量采用数字高程模型与不同时间节点的堆场高程数据、空堆场高程数据进行比对校验，达成固定地理坐标差值最小化，以保证数字高程模型精确度，并使用地理信息系统展示堆场高程空间分布，然后执行s2000；
17、s2000，运用无人机倾斜摄影测绘照片，并采用连续方块化等值线方式实现堆场高程空间分布实景还原。
18、进一步地，该智能管控平台还包括机器学习模块，该机器学习模块设有一神经网络回归算法模型，该智能管控平台与斗轮堆取料机姿态定位子系统的交互过程包括如下步骤s10-s20；
19、s10，通过神经网络回归算法模型，提取斗轮堆取料机姿态定位子系统中斗轮机在一段时间内的姿态变化数据和堆场可视化系统的高程信息，然后执行s20本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，该智能管控系统包括智能管控平台、数据处理中枢装置、无人机子系统、斗轮堆取料机姿态定位子系统和电子秤管理子系统；该智能管控平台集成于一数据处理中枢装置中，数据处理中枢装置通过若干台应用服务器、预置的虚拟化软件和操作系统进行搭建，数据处理中枢装置用于分析处理无人机子系统和斗轮堆取料机姿态定位子系统的三维信息；
2.根据权利要求1所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，所述无人机子系统包括无人机、视频录制模组、设于无人机上的3D建模单元、设于无人机上的热成像测温单元和飞行管理中心单元；
3.根据权利要求2所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，数据处理中枢装置内设有建模服务器，该建模服务器运行内置的制图测绘软件自主汇总、分析、校验并建模，该建模服务器完成建模后将堆场料堆三维数字孪生空间模型发送至飞行管理中心单元，飞行管理中心单元处理完成后将堆场料堆三维数字孪生空间模型发送至智能管控平台；
4.根据权利要求2所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特
5.根据权利要求2所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，无人机子系统进行3D建模过程包括如下步骤S1000-S2000：
6.根据权利要求2所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，该智能管控平台还包括机器学习模块，该机器学习模块设有一神经网络回归算法模型，该智能管控平台与斗轮堆取料机姿态定位子系统的交互过程包括如下步骤S10-S20；
7.根据权利要求1-6任一项所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，生产业务模块包括以下的一个、任意两个或三个工作任务：
8.根据权利要求3所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，飞行管理中心单元将散货堆场分成多个区域的过程包括以下步骤：
9.一种散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统的构建方法，其特征在于，所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统包括智能管控平台、数据处理中枢装置、无人机子系统、斗轮堆取料机姿态定位子系统和电子秤管理子系统，该构建方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统的构建方法，其特征在于，S2还包括于S23之后执行的步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，该智能管控系统包括智能管控平台、数据处理中枢装置、无人机子系统、斗轮堆取料机姿态定位子系统和电子秤管理子系统；该智能管控平台集成于一数据处理中枢装置中，数据处理中枢装置通过若干台应用服务器、预置的虚拟化软件和操作系统进行搭建，数据处理中枢装置用于分析处理无人机子系统和斗轮堆取料机姿态定位子系统的三维信息；
2.根据权利要求1所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，所述无人机子系统包括无人机、视频录制模组、设于无人机上的3d建模单元、设于无人机上的热成像测温单元和飞行管理中心单元；
3.根据权利要求2所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，数据处理中枢装置内设有建模服务器，该建模服务器运行内置的制图测绘软件自主汇总、分析、校验并建模，该建模服务器完成建模后将堆场料堆三维数字孪生空间模型发送至飞行管理中心单元，飞行管理中心单元处理完成后将堆场料堆三维数字孪生空间模型发送至智能管控平台；
4.根据权利要求2所述的散货码头数字孪生可视化堆场智能管控系统，其特征在于，无人机子系统还包括无人机智能充电机库，飞行管理中心单元集成于数据处理中枢装置中，无人机子系统进行热成像测温过程包...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏岳，何晓涛，刘顺权，元少麟，惠刚刚，张远明，肖龙飞，李诚杰，林树盖，潘海彬，黄俊峰，
申请(专利权)人：广州港股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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