1.建設背景

某交通運輸企業作為該省重點項目以及該集團港口板塊長江中下游重要的江海聯運中轉樞紐港，承擔着大量的裝卸貨任務。隨着業務量的快速增長，傳統的生產管理模式面臨諸多挑戰，為提高整體運營效率，實現精細化管理。產生了構建數字孿生模擬仿真引擎的需求，希望打造國內一流的集綠色、智慧、高效、安全於一體的現代物流樞紐港，釋放長江深水航道水運潛力。 （以下內容均來源於《數字孿生與智能算法白皮書2025》，感興趣的朋友可以點擊下載完整版。）

2.解決方案

基於數字孿生技術，結合物聯網、實時數據處理和智能分析，覆蓋卸船機、裝船機、 皮帶機、鬥輪機等港口關鍵設備的運行狀態和維護情況，打造高效、安全、智能化的生產管理平台。通過多維場景構建、孿生體管理、數字化映射、模擬仿真和實時渲染等功能， 實現對生產、設備、設施、安全、環境和能耗等多個業務模塊的動態展示與統一管理。使管理者能夠清晰直觀的掌握港口實際的作業情況，確保設備高效穩定運行，實現對港口作業的全方位監測與智能監控。同時，通過安防監控系統，接入了視頻與圖像數據，支持展 示船舶信息、貨物信息和港口作業數據等業務數據。有利於實時監測港口的安全狀況，便於動態調整生產流程，從而為港口的精細化管理與作業效率優化提供智能決策支持。

2.1.該數字孿生物流生產管理系統建設存在如下難點：

一是數據割裂難協同。

散貨碼頭的貨物種類多，場區面積大，碼頭、堆場、船舶等業務數據分散。且裝卸作業的流程複雜，無法實現精準管理，需要系統性的統一整合業務相關數據。

二是響應滯後難預測。

目前港區業務涉及到生產、設備、設施、安全、環境、能耗等多個模塊業務系統，數據量龐大且存在許多的潛在危險點，缺乏實時有效的監控預警手段， 難以清晰直觀的洞察所需信息，人工調度應對應急突發事件的處理效率很低。

2.2.該系統主要圍繞以下建設思路進行：

基於現有生產硬件設施的技術，綜合運用數字孿生、三維可視化、物聯網、視頻監控、 數據分析、自動控制等方式，將日常監控管理所需的硬件設備與軟件系統進行統一的集中 化管理，實現可控、可查、可視。並將多源異構的系統數據通過可視化的表現形式展現出 來，全面提高綜合管理效率和水平，實現空間、時間的多維度管理。

一是對港區內整個生產過程進行可視化監控，包括船舶進場、卸船機、皮帶機、鬥輪 機、裝船機等實時作業數據，實現作業全流程的實時透明化監控。

二是整合各類系統數據至生產可視化平台內，如生產管理系統、設備管理系統、安全 管理系統、能耗管理系統等，實現各系統間的數據互聯互通。

三是基於實時數據分析，建立異常數據智能預警機制，實時監測各類設備設施的預警 狀態，提高港區內生產的穩定性和安全性。

四是在港區全流程作業自動化的基礎上實現了生產可視化，有利於優化作業流程，提 升整體作業效率。

2.3.該項目主要針對以下場景進行應用建設：

2.3.1.數字孿生底座

基於傾斜攝影測量技術，結合三維建模引擎，使用多視角傾斜影像數據構建港區全域 三維模型，實現對港區環境和基礎設施的一比一還原建模，構建真實映射的三維虛擬港區。 為指揮調度中心提供一個可視、可操、可分析的虛擬港口視圖，賦能遠程監管與場景態勢 感知。 同時，通過對港區建築物、堆場、道路、水體等地物要素進行傾斜影像獲取與點雲重 建，系統的生成高精度三維場景模型，並嵌入至數字孿生引擎中進行實時渲染與動態管理。 在準確呈現物理環境的同時，支持空間分層、屬性綁定及實時交互控制，有助於事件驅動 與空間聯動，為港區綜合管理提供底圖級支撐。

2.3.2.生產可視化

結合設備控制協議與傳感數據，通過物聯網平台匯聚作業數據。同時，以物聯網感知 系統與驅動模型解構為核心，將港口內卸船機、裝船機、皮帶機等各類裝卸設備進行了高 精度建模。構建設備的多部位運動模型，並對其關鍵作業部位進行了邏輯拆解，實現數據 驅動的作業過程數字映射。 支持實時採集與解析設備運行狀態、傳感器數據、作業調度指令等業務相關的核心數 據，動態展示作業流轉的全流程。實現數字孿生場景與實際生產作業的秒級同步，為無人化、遠程化港口作業場景奠定基礎，助力港口從“人控”向“機控”轉型。

2.3.3.安全可視化

依託 UWB、藍牙、北斗等多種定位技術獲取作業人員的實時位置，通過將港區人員定 位數據與三維場景相融合，實現對人員軌跡與作業區域的動態監管。同時，引入風險四色 圖分級展示機制，將人員座標綁定至三維模型中的空間實體，形成“人-區-設備”的三維 安全矩陣。不同級別的安全風險在孿生場景中以不同的直觀顏色標識，並支持基於歷史事 件、風險等級評估算法動態生成併疊加顯示，從而形成多維度的安全預警系統。具備異常 行為智能識別與聯動響應能力，有助於管理人員直觀查看高風險區域與人員分佈，實現高效的事前預防與事中調度。

2.3.4.多系統整合

採用中台式架構，將各系統的業務數據抽象為數據服務節點進行調用，從而對生產管理、視頻監控、設備管理、能耗管理等多個港口業務系統，進行標準化 API 接入與數據融 合建模。實現系統間數據互聯互通，達成數據統一管理、統一調度、統一可視的集成平台 效能。不僅提升了港口的整體管理效率，同時也打破了各系統間的信息孤島，實現“全流 程可見、全節點可控”，為後續港口智慧調度、能源管理、碳排監測等擴展模塊提供開放 的數據底座支撐。

3.建設成果

一是提高管理效率。通過對接數據接口平台、存儲各業務系統、控制系統的關鍵數據， 打通孿生場景中模型與現實設備設施的數據，圍繞港區碼頭、轉運站、堆場作業、船舶靠 泊等多個核心環節，一比一構建還原了一體化、可視化的數字孿生智慧監管場景，實現港 區內“人、船、貨”全要素可視感知。從而動態同步作業數據，精準掌握碼頭的運營情況， 實現對貨物、設備、人員等業務信息的實時監測與管理。同時，支持根據碼頭運營的歷史 數據進行挖掘與分析，形成精準的異常識別與趨勢分析機制，有助於優化資源配置和作業 流程，實現港區一屏可控。

二是提高服務質量。以港口管理方的核心關切為導向，將港區人員定位數據與三維場景相融合，圍繞裝卸效率、作業異常告警、碼頭吞吐量、堆場週轉等關鍵指標，動態監管人員軌跡與作業區域。實現信息共享和協同管理，形成一站式監管與指揮平台，有利於提 升運營決策效率。同時，可以對異常數據進行智能預警，有助於提升服務質量和客户滿意 度，全面增強應急處理能力。

三是增強企業品牌影響力。在數字孿生物流生產管理系統之中增加公司介紹模塊，並設置港口生產漫遊場景，實現港口文化及港口作業優勢全輸出。採用輕量級架構設計，不僅能夠實現快速部署、模塊化建設、靈活拓展，還具備良好的可複製性，為其他港口的智慧監管提供了優秀的可推廣範式，顯著增強了該企業的品牌競爭力與市場影響力。

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