[發明專利]自動化集裝箱碼頭的三維仿真系統

在審

• 申請號: 202010215439.1
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN113449357A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 武殿梁;楊宇奧
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/18;G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種自動化集裝箱碼頭的三維仿真生成系統，包括：碼頭設備模塊、堆場模塊、船舶模塊、道路模塊和磁釘信息記錄模塊，通過碼頭系統的參數化三維仿真，為碼頭管理者提供了直觀的圖像信息參考，從而碼頭進行精細的數字化管理。本發明基于離散事件仿真理論，根據面向對象的建模原理，將碼頭實體抽象為一系列具有屬性方法的對象模塊。

技術領域

本發明涉及的是一種計算機信息系統領域的技術，具體是一種自動化集裝箱碼頭的三維仿真系統。

背景技術

碼頭建模與仿真系統的目的是研究碼頭的布局組成以及碼頭裝卸機械的機構組成、運行特性，從而為建立人工碼頭和物理碼頭平行關系，實現仿真軟件與港機設備實時對接提供理論支撐。碼頭系統的數字孿生體為自動化集裝箱碼頭實現一個碼頭布局、設備建模及運行仿真的平臺。

當前階段碼頭布局仿真軟件多是基于二維平面對碼頭系統進行分析，在后續仿真優化中也多基于簡單理想假設下進行局部仿真。如張清波使用二維仿真軟件WITNESS建立了自動化集裝箱碼頭系統仿真模型，但WITNESS基于二維平面，損失了高度方向的信息，忽視了高度方向可能存在的干涉問題。澳大利亞的Realtime Rusiness Solution Pty公司研發的港口仿真軟件Xwindow，也以二維圖形的方式為設備調度，堆場管理提供了解決方案。但軟件簡略的圖形化表達缺乏對港口真實運行過程的直觀描述。

發明內容

本發明針對現有技術復雜碼頭場景的生成問題，提出了一種自動化集裝箱碼頭的三維仿真生成系統，基于離散事件仿真理論，根據面向對象的建模原理，將碼頭實體抽象為一系列具有屬性方法的對象模塊。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明包括：碼頭設備模塊、堆場模塊、船舶模塊、道路模塊和磁釘信息記錄模塊，其中：碼頭設備模塊用于岸橋、場橋、AGV三種碼頭典型設備的參數化構建、用于岸橋、場橋、AGV設備的操作控制以及設備管理，碼頭設備模塊通過碼頭裝備的數字化功能建模方法與裝備對象化建模方法，實現大型港口設備的三維數字化功能對象的用戶的自定義搭建，并將設備拆解為組件構件后用運動副加以約束從而構成設備，堆場模塊根據堆場屬性快速搭建堆場模型并形成堆場箱位到空間位置的映射，船舶模塊根據編號、船長、船寬以及外部資源中的船只顯示模型完成集裝箱船只的定義并進行船舶貝位空間位置快速布局，道路模塊根據道路-道路軌跡線-車道的邏輯建立道路系統，即實現用戶在三維環境中數字化模型規劃碼頭系統的布局并用于判斷AGV的坐標，從而獲得AGV運載的集裝箱當前具體的位置信息，磁釘信息記錄模塊通過磁釘表導入的磁釘位置與真實的磁釘位置對應用于輔助判定AGV的實時位置。

所述的堆場模塊包括：堆場構建單元與貝位布局單元，其中：堆場構建單元負責記錄堆場的位置信息，貝位布局單元傳輸集裝箱貝位信息。

所述的船舶模塊包括：船舶三維建模單元和貝位布局單元。

所述的道路模塊包括：道路單元、道路軌跡線單元與車道單元，其中：道路單元匯總了碼頭的道路信息，道路軌跡線單元提供了下屬車道單元的指示線，車道單元記錄了碼頭的車道信息。

所述的磁釘信息記錄模塊包括：用于標定虛擬碼頭中的磁釘位置的磁釘位置單元，其中的磁釘在道路系統中形成矩陣式分布，AGV通過讀取預設的磁釘信息進行自身位置定位。

所述的磁釘信息包括:磁釘編號、磁釘所處的道路編號以及磁釘的位置坐標。

所述的系統，進一步設有海岸線模塊和集裝箱模塊，其中：海岸線模塊包括：軌道單元、泊位單元與海岸線單元，其中：軌道單元與碼頭設備模塊相連，提供了設備運行軌道信息；泊位與船舶模塊相連，提供碼頭靠泊信息；海岸線單元用于碼頭物理邊界信息的描述；所述的集裝箱模塊包括：用于記錄集裝箱位置及狀態信息的集裝箱屬性單元。

技術效果

本發明整體解決了復雜碼頭場景的三維生成問題。