創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，來(lái)看廣州港南沙三期三項(xiàng)科技進(jìn)步成果
2023-06-06 14:19 來(lái)源：廣州港南沙集裝箱三期碼頭
近日，廣州港集團(tuán)發(fā)布2023年科技進(jìn)步成果獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的通知，南沙三期3項(xiàng)科研成果脫穎而出，《港口起重機(jī)司機(jī)操作機(jī)械動(dòng)態(tài)的仿真學(xué)機(jī)理研究》《基于AnyLogic的集裝箱港口作業(yè)策劃全局仿真平臺(tái)》科研項(xiàng)目榮獲科技進(jìn)步成果一等獎(jiǎng)，《港口電動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控及充電智能調(diào)配一體化管理云平臺(tái)的研究與應(yīng)用》科研項(xiàng)目榮獲科技進(jìn)步成果一等獎(jiǎng)。
《港口起重機(jī)司機(jī)操作機(jī)械動(dòng)態(tài)的仿真學(xué)機(jī)理研究》
簡(jiǎn)介：項(xiàng)目主要是融合數(shù)字孿生技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)，深入研發(fā)，在系統(tǒng)平臺(tái)模擬構(gòu)建多維度的數(shù)字孿生體，采集起重機(jī)全壽命周期的運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)，深入分析起重機(jī)司機(jī)操作動(dòng)態(tài)所形成的海量數(shù)據(jù)，結(jié)合人工智能，挖掘出優(yōu)秀司機(jī)的操作模式，通過起重機(jī)物理模型參數(shù)、傳感器監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、作業(yè)數(shù)據(jù)集成的可視化動(dòng)態(tài)仿真管理，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)設(shè)備的健康狀態(tài)監(jiān)控可視化、巡檢便捷化、司機(jī)操作規(guī)范化，進(jìn)一步提高了港口起重機(jī)全生命周期的管理使用水平。
1.采用邊緣數(shù)據(jù)感知方法獲得起重機(jī)司機(jī)的操作數(shù)據(jù)，結(jié)合分層思想、LightGBM和XGBoost集成學(xué)習(xí)算法區(qū)分出司機(jī)操作的三種模式。
2.突破了岸橋起重機(jī)司機(jī)操作水平的量化考核難題，提出一種基于司機(jī)操作模式的行為評(píng)定方法。
3.核算司機(jī)操作特征產(chǎn)生的載荷沖擊特征量，利用THERP和HRA方法評(píng)定司機(jī)操作的可靠性，有效地避免司機(jī)誤操作對(duì)設(shè)備的損傷。
4.為了給自動(dòng)化岸橋起重機(jī)的作業(yè)效率提升提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。
5.針對(duì)岸橋起重機(jī)的事故損傷程度難以定量考核的問題，統(tǒng)計(jì)出不同的載荷造成的撞擊損傷及累計(jì)疲勞，有效地提升了設(shè)備安全管理的數(shù)字化程度。
《基于AnyLogic的集裝箱港口作業(yè)策劃全局仿真平臺(tái)》
簡(jiǎn)介：項(xiàng)目基于AnyLogic搭建集裝箱港口作業(yè)策劃全局仿真平臺(tái)，從設(shè)備調(diào)度與配置、泊位指派、拖車資源控制、堆場(chǎng)資源分配等維度進(jìn)行策劃方案仿真與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了港口集裝箱碼頭作業(yè)流程工藝的回顧復(fù)盤、全局仿真與局部仿真。輻射全碼頭所有泊位開展智能作業(yè)系統(tǒng)全面仿真可優(yōu)化作業(yè)資源配比和水平設(shè)備行駛路徑，提升整體策劃水平，也可對(duì)港口實(shí)時(shí)作業(yè)可能出現(xiàn)的情況做出預(yù)案。
1.基于AnyLogic多方法建模仿真平臺(tái)，根據(jù)碼頭現(xiàn)場(chǎng)的裝卸作業(yè)特點(diǎn)，將港口作業(yè)分解成一系列子過程，通過數(shù)學(xué)建模描述其相互作用關(guān)系，主要數(shù)學(xué)模型包括離散事件模型、連續(xù)時(shí)間模型、混合模型等。
2.三維可視化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)港口作業(yè)過程三維動(dòng)態(tài)仿真。
3.結(jié)合數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，高度還原港口作業(yè)場(chǎng)景，預(yù)測(cè)未來(lái)生產(chǎn)效率指數(shù)，形成交互式用戶界面，方便用戶進(jìn)行操作、監(jiān)控和管理。
4.模擬碼頭各類作業(yè)規(guī)則，包括堆場(chǎng)管理規(guī)則、碼頭交通控制規(guī)則、特殊船舶規(guī)則、設(shè)備運(yùn)行規(guī)則和水平運(yùn)輸工具組織規(guī)則等。
5.設(shè)計(jì)集卡、龍門吊路徑調(diào)度遺傳算法，建立港口作業(yè)路徑模型，整合三個(gè)最佳路徑子目標(biāo)，建立港口作業(yè)最優(yōu)路徑規(guī)劃仿真目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)港口作業(yè)最優(yōu)路徑規(guī)劃仿真，形成可行的機(jī)械調(diào)度方案，優(yōu)化集卡從前沿到后方堆場(chǎng)裝卸的整個(gè)作業(yè)路徑，從而提高作業(yè)效率，降低能耗，節(jié)省成本。
成果：該項(xiàng)目至今已形成2項(xiàng)國(guó)家專利申請(qǐng)、1篇論文發(fā)布和1項(xiàng)軟件著作權(quán)，本項(xiàng)目充分應(yīng)用到南沙三期實(shí)際作業(yè)過程中的場(chǎng)景預(yù)測(cè)、資源配備策劃、操作經(jīng)驗(yàn)復(fù)盤和培訓(xùn)模擬演示等環(huán)節(jié)當(dāng)中，應(yīng)用范圍廣，操作靈活，不同的用戶角色，通過歷史仿真模塊與當(dāng)前仿真模塊的結(jié)合使用，可從系統(tǒng)當(dāng)中獲取豐富的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)參考，具有“回頭看、向前行”的雙重效果。
《港口電動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控及充電智能調(diào)配一體化管理云平臺(tái)的研究與應(yīng)用》
簡(jiǎn)介：以自主研發(fā)的軟硬件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為核心，通過信息化技術(shù)針對(duì)電動(dòng)設(shè)備關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，整合設(shè)備管理系統(tǒng)和充電管理系統(tǒng)達(dá)到一體化的同時(shí)完成向可視平臺(tái)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，配合充電調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備電量狀態(tài)及充電樁閑忙狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通知車輛回站充電，解決現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備扎堆充電的問題，同時(shí)加強(qiáng)電動(dòng)設(shè)備技術(shù)性能和安全狀態(tài)監(jiān)控。
1.本項(xiàng)目采用了模塊化的設(shè)計(jì)理念，通過CAN-BOX數(shù)據(jù)通訊盒遵循OBD通訊協(xié)議將港口電動(dòng)設(shè)備化分為不同的模塊，將關(guān)鍵部件監(jiān)測(cè)點(diǎn)狀態(tài)信息、報(bào)警信息、傳感器原始信號(hào)和設(shè)備操作日志數(shù)據(jù)，利用物聯(lián)網(wǎng)IoT數(shù)據(jù)采集技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)總線技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，根據(jù)不同的功能和特點(diǎn)進(jìn)行綜合檢測(cè)管理；
2.搭建基礎(chǔ)通訊網(wǎng)絡(luò)，通過現(xiàn)場(chǎng)總線和OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備與上位機(jī)的互聯(lián)，在設(shè)備互聯(lián)的基礎(chǔ)上搭建基于Web的可視化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障信息的全方位展示，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)均衡、智能充放電；
3.本項(xiàng)目開發(fā)了電池高溫預(yù)警、電池健康評(píng)估與故障診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高溫預(yù)警、健康評(píng)估等功能，同時(shí)通過大數(shù)據(jù)挖掘算法解析數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)診斷和優(yōu)化建議；
4.本項(xiàng)目創(chuàng)新了港口云計(jì)算電動(dòng)流動(dòng)機(jī)械充電調(diào)度系統(tǒng)，配合實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備電量狀態(tài)及港區(qū)充電樁閑忙狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通知車輛依據(jù)最優(yōu)算法回站充電。
成果：該項(xiàng)目至今已形成1項(xiàng)國(guó)家專利申請(qǐng)，通過本項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)合理的計(jì)劃排期及機(jī)構(gòu)狀態(tài)智能預(yù)警，提升設(shè)備管理水平，使設(shè)備能夠更好地為生產(chǎn)服務(wù)，有效地掃除港口電動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)“盲區(qū)”，保障電動(dòng)設(shè)備運(yùn)行的可用性、可靠性，進(jìn)而為保障港口生產(chǎn)作業(yè)效率提供技術(shù)支撐。
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