白皮书案例解读｜数字孪生与港口的结合会碰撞出什么样的火花呢？-编程知识

以下案例来自于《数字孪生世界白皮书（2023版）》

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嗨，我又出现啦～今天想和大家聊聊关于港口场景数字孪生技术的应用，欢迎大家踊跃发表讨论～（全文2000字，预计阅读6分钟）

一、定义

在聊技术应用前，先来了解一下几个关键词的概念：

1.港口：港口是综合交通运输枢纽，是交通强国建设的重要组成部分。

2.数字孪生：数字孪生，也称为数字映射、数字镜像，指的是在信息化平台内模拟物理实体、流程或者系统，类似实体系统在信息化平台中的双胞胎。借助数字孪生，可以在信息化平台上了解物理实体的状态，甚至可以对物理实体里面预定义的接口组件进行控制，从而帮助组织监控运营、执行预测性维护和改进流程。

3.智慧港口：智慧港口指以现代信息技术为依托，促进港口的数字化、智能化发展。

二、原因

搞清楚定义，再来探究一下为什么现代社会要利用数字孪生技术打造智慧港口呢？

1.政策支持

“十四五”规划中明确数字化改革与“数字海港”将作为“十大标志性成果”之一。围绕制度重塑、业务重组和流程再造，紧扣横向协同性、纵向贯通性，构建数字化改革工作体系、“数字海港”运行机制和“数字海港”数据服务平台、“四港”云平台等一批重大应用场景，使“数智”成为一流管理和一流技术强港的最重要标志。

2021 年 9 月交通运输部发布《交通运输领域新型基础设施建设行动方案（2021—2025年）》文件要求为进一步推动智慧港口建设行动，推进厦门港等集装箱码头智能升级。

2021 年 12 月，国务院印发了《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》对智慧港口建设再次提出明确要求，要求各港口对既有集装箱码头智能化改造。

2022 年 8 月 16 日，中国科技部发布《关于支持建设新一代人工智能示范应用场景的通知》中提到针对港口大型码头泊位、岸桥管理以及堆场、配载调度等关键业务环节，运用智能化码头机械、数字孪生集成生产时空管控系统等关键技术，开展运行监测与设备健康管理的智能化解决方案，打造世界一流水平的超大型智能港口。

2.发展趋势

智慧港口的发展是时代发展的需求。随着经济全球化的发展，我国综合国力的不断提升，港口作为对外贸易的重要途径，承担着越来越多的运输压力，智慧港口的发展为日益增加的港口运输压力提供了新思路，同时也是顺应时代发展的趋势，利用现代科技手段促进我国智慧交通发展的重要方面。

现如今我国智慧港口的发展已取得重大进步，天津港、青岛港、宁波港、大连港等诸多重要港口智能化程度越来越高，大大节约了人力成本，提高了港口运输的效率，加快了我国对外贸易的发展。

三、如何实现港口与数字孪生技术的集合打造智慧港口？

从定义和原因的分析来看，智慧港口的打造是必然的趋势，那具体该如何打造呢？接下来我们以某大型港口集团数字孪生港口智慧应用建设为例

（一）难点分析

（1）信息数据分散。大型港口的信息系统应用较多，数据分散，不能统一在一个平台呈现，难以基于数据实现正确决策。

（2）作业效率提升难。效率是一个港口的生命线，单一环节的数字化，对提升整个港口作业效率是有限的，需针对全流程作业进行整合升级。

（3）宏观决策难。随着行业对大型港口的综合要求越来越高，港口决策者要面临市场、航司、监管部门的压力，面临着复杂的决策难题，急需强化应对机遇和挑战的能力。

（二）思路建设

通过 BIM、孪生手段、大数据、云计算、智能化等先进数字技术，构建港区孪生仿真场景，同步形成于实体港口“孪生”的数字港口。整合港口所有基础空间数据，现状数据、规划成果等相关信息，在数字空间实现合并、叠加，实现港口从规划、建设、管理到全过程、全要素、全方位的数字化仿真及可视化展示。

（三）场景规划

（1）港区作业动态拟真

结合船舶、堆场、交通、气象以及物联网设备和摄像头等数据，通过三维可视化平台展示全要素的实时动态，可通过鼠标等交互控制方式，实现在仿真场景重点视角移动、旋转、缩放等操作，并支持对船舶、业务板块、具体码头公司的信息查看、可以帮助调度指挥的人员准确、实时、全面监测和掌握全港生产作业信息。

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图片来源：易知微数字孪生港区作业动态拟真场景

（2）港区智能操作

数字孪生技术可实时接收港口各子系统传回的数据信息并进行梳理、存储、分析、呈现，总揽全局，协调各方。当分析出数据有异常时，智能化识别问题所在，给出参考解决方案，并及时告知相关负责人员进行处理。管理人员可实时掌握港口各部门的详细情况，并能实现对各环节的远程操作、远程传话和调度控制。

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图片来源：易知微数字孪生港区智能操作模块

（3）集卡指挥调度

通过高精度定位设备，将港区内集卡车的定位信息、作业信息等数据及时回传至数字孪生港区平台，平台管理人员可通过孪生场景对集卡车辆进行管理，及时发现车辆作业异常信息，从港区全局维度调度作业资源，提升整体作业效率和吞吐能力。
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图片来源：易知微数字孪生港口集卡指挥调度

（4）车路协同一体化

通过集成路端智能感知系统、路侧感知设备与边缘计算，赋能智能港区实现高等级的道路数字化与智能化，为车端及云端提供超视距交通信息，实现了人、设备和数据间的高速互联，不同软硬件系统的无缝连接，以及水平运输载体与港机设备间的高效协同。

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图片来源：易知微数字孪生港口车路协同一体化

（5）智能仓储管理

通过孪生场景对港区仓库、堆场进行实时库存、车辆管理，对货物的实时位置实现智能感知，对仓库、堆场存储率实现最优解。

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图片来源：易知微数字孪生港口智能仓储管理

（四）解决方案

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图片来源：易知微数字孪生港口建设架构

数字孪生港口底层依赖于大型港口、中小型码头、堆场、港口设施等物理实体，通过数据中台集成车辆数据、业务数据、安防数据、综合数据，经过数据清洗、加工、处理输出至数字孪生平台，打造两库，分别是模型库、数据库，模型库中包含智慧港口建设模型、设备模型（龙门吊、桥吊、无人集卡等），数据库包括 ais 船舶数据库、安防监控数据库、5G 港口设备数据、理货数据等，数字孪生平台通过港区多维场景构建、孪生体管理、数字化映射、模拟仿真技术向上层打造智慧港区管理、动态作业拟真、港区智能操作、车路协同一体化等 N 项应用场景。

（五）建设成果

（1）通过数字孪生的智慧港口建设，可以大幅提高港口运转效率、降低物流成本，同时可以实时了解设备作业和船舶装卸状态，监测拥堵、设备利用率等指标，精确调度，提升作业效率，帮助管理者更好地监控和调整港口运作，通过全面提升港口智慧发展水平，创安全便捷、经济高效、绿色智慧、开放融合的世界大港。

（2）通过数字孪生港口建设，不仅可以更好地满足现代社会对于高效、绿色、智能的港口服务的需求，更有助于高效地助力港口与实体产业、港口与城市发展的联动创新，创造更大的经济和社会价值。