CN110147069B - 一种基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能物流技术领域，提供一种基于数字孪生的港口实时监控系统及其工作方法，该系统包括港口物流系统、监测系统、控制系统、虚拟港口物流系统和作业计划系统。本发明将港口虚拟港口物流系统、港口的物理实物、港口的监测系统和港口的控制系统集成，能够实时监控调整港口的各个环节的作业过程和设备，通过仿真集成的方式，以数字化的形式完整记录整个港口物流环节的生命周期。港口因此不仅可以实时的了解各个环节的实际运行情况，还能够进行动态的控制，加快运营模式创新的速度，优化港口运营过程，改善不足，使整个港口的各个作业环节的衔接度更高，整体的作业效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及智能物流技术领域，更具体地说，涉及一种基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法。
背景技术
Digital Twin数字孪生：是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生由三个主要部分组成，分别是物理空间的实体产品；虚拟空间的虚拟产品；物理空间和虚拟空间之间的数据和信息交互接口。
智能港口仿真码头系统主要由港口、监测系统、控制系统、虚拟港口物流系统组成，实际应用于港口的日常货物的进出港管理、装卸货管理、仓储管理、集疏运管理以及实时监控等方面；为了合理配置资源、提高港口的各个环节的作业效率、制定科学合理的物流作业计划方案，需应用离散事件系统仿真技术建立港口存储分拣传送仿真模型，在该运行模式投入使用之前模拟其实际运营状况，以达到分析、验证和优化的目的。
港口管理在整个国内外物流行业中起着至关重要的作用，如果不能保证高效的装卸、存储和集疏运的效率，将会导致港口的管理费用的增加，服务质量难以得到保证，从而影响港口的竞争力。港口管理目前最常采用的是人工进行管理，需要多人进行配合，整个过程涉及的人员比较多，工作复杂程度大，无法实时调整港口作业，造成港口管理不能在一个确定的误差范围内，具有不可控制性。目前各个环节单个运行的效率较高，在实际运作过程中，所有环节一起运行的效率较低，集成的成效不显著，传统简单的港口管理已无法保证自身各种资源的高效利用，给企业带来巨大损失。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术中的不足之处，提供一种基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法，该基于数字孪生的港口实时监控系统将虚拟港口物流系统、港口的物理实物、港口的监测系统和港口的控制系统集成，提供一种智能化的港口管理方法，其能够及时的调整港口的作业过程，通过仿真集成的方式，以数字化的形式完整记录整个港口作业环节的生命周期，可以有效了解各个环节的实际运行情况，了解各个环节的人员操作情况，优化港口运营过程，改善不足，开发新的作业模式，使整个港口各个环节的衔接度更高，效率更高。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案如下。
本发明提供一种基于数字孪生的港口实时监控系统，包括港口物流系统、监测系统、控制系统、虚拟港口物流系统和作业计划系统；
所述港口物流系统，用于货物装卸、堆存、转运，处理进出港货物，产生进出港货物信息；
所述监测系统，用于对港口中的各个作业单元进行监控，传递信息给虚拟港口物流系统；
所述控制系统，用于控制港口的各硬件设备，并分析处理虚拟港口物流系统生成的信息后，对港口的各个作业单元进行调整；
所述虚拟港口物流系统，用于仿真港口的各个作业单元，模拟仿真货物的装卸、堆存、转运等，进行虚拟试验，虚拟调试，分析结果，反馈给控制系统相关作业流程和各个虚拟设备的参数设置情况；
所述作业计划系统，用于处理进出港货物订单，将港口各个环节的计划的任务量传递给控制系统；
所述港口物流系统与控制系统无线相连；
所述港口物流系统与监测系统无线相连；
所述虚拟港口物流系统与控制系统无线相连；
所述虚拟港口物流系统与监测系统无线相连；
所述控制系统与监测系统无线相连；
所述控制系统与作业计划系统无线相连。
在上述技术方案中，所述港口物流系统包括船舶作业单元、装卸作业单元、存储作业单元和集疏运单元；所述船舶作业单元、装卸作业单元、存储作业单元、集疏运单元与控制系统分别相连；所述船舶作业单元、装卸作业单元、存储作业单元、集疏运单元与监测系统分别相连。
在上述技术方案中，所述控制系统包括人员控制单元、设备控制单元、决策单元和指令输出单元，决策单元用于产生港口各个作业环节的人员设备变动的决策指令；人员控制单元用于控制港口各个作业环节的工作人员的数量设定；设备控制单元用于控制港口物流系统中各个环节的起重机械、装卸船机械、装卸泵、连续输送设备、场桥、储罐、堆取料机、集卡，正面吊和叉车等设备的启动行走，抓取和搬运等，以及各个设备的参数的设置；指令输出单元用于将人员控制单元、设备控制单元产生的指令传输给港口各个环节的对应部分；
所述控制系统通过无线传输方式向船舶作业单元发出控制指令；
所述控制系统通过无线传输方式向装卸作业单元发出控制指令；
所述控制系统通过无线传输方式向存储作业单元发出控制指令；
所述控制系统通过无线传输方式向集疏运单元发出控制指令；
所述决策单元通过无线传输方式与虚拟港口物流系统相连。
在上述技术方案中，所述监测系统包含信号采集单元、数据处理单元、数据存储单元、异常判断单元和报警单元，监测系统与港口物流系统各个单元内设置的传感器连接，对港口物流系统的各个物理作业环节中的人员设备进行实时的监测，处理传感传来的信息，将信息通过无线传输方式传递给虚拟港口物流系统。
在上述技术方案中，所述信号采集单元将收集到的港口物流系统各个单元的信息经过数据处理单元转化为机器可以识别的语言数据，进行以下两种传输：
一方面数据处理单元将处理过的数据传输给异常判断单元，异常判断单元根据所传输的实时数据与已经存储的各个物理作业环节设备的正常状态下的数据进行对比，如果出现异常数据异常判断单元传递异常信息给报警单元，报警单元根据传输的异常信息产生报警信号传递给控制系统，由控制系统给港口物流系统中的相应环节发出停止命令，港口物流系统中的相应设备停止运行；
另一方面数据处理单元将处理过的数据传输给数据存储单元，将实时的数据进行存储，之后数据存储单元将实时数据传输到虚拟港口物流系统。
在上述技术方案中，所述虚拟港口物流系统包括虚拟船舶作业单元、虚拟装卸作业单元、虚拟存储作业单元和虚拟集疏运单元；所述虚拟船舶作业单元、虚拟装卸作业单元、虚拟存储作业单元、虚拟集疏运单元与监测系统分别相连。
本发明还提供一种上述的基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法，包括以下步骤：
(1)采集港口中各个作业单元的实时数据：
利用传感器采集船舶作业单元、装卸作业单元、存储作业单元、集疏运单元的原始数据，包括各个单元设备的状态、位置和数量，各个作业单元的操作人员数量和位置；其中船舶作业单元包含多个的船舶、泊位、集装箱、件杂货、液体货物和散货；装卸作业单元包含多种港口装卸设备；存储作业单元包含多个场桥、集卡、堆取料机、输送设备、装卸设备、叉车和正面吊；集疏运单元包含多个集卡；各个作业单元又配有一定数量的操作人员；收集船舶作业单元船舶进港的系缆方式、拖轮配置、靠离泊的法向速度、靠泊角度参数等；对于操作对象是集装箱的需要收集各个环节起重机械的水平运行速度、升降速度、场桥、叉车、集卡和正面吊的参数设置、压力和温度等；对于操作对象是液散货的需要收集各个环节输送管道、堆场的储罐、装卸泵和阀门的状态和各个设备的压力温度等参数；对于操作对象是干散货的需要收集各个环节起重设备、装卸船设备、输送设备、堆取料设备和堆场的装卸设备的状态和压力温度等参数；对于操作对象是件杂货的需要收集各个环节的掉货的夹具、专用的运输机械、门座起重机、流动起重机、船舶掉杆、货车、叉式装卸车的状态和压力温度等参数。
(2)构建虚拟港口物流系统：
首先根据港口的实物设施设备布置方案以及基础数据构建虚拟港口物流系统，虚拟港口物流系统包括虚拟船舶作业单元、虚拟装卸作业单元、虚拟存储作业单元、虚拟集疏运单元，其中虚拟船舶作业单元包含多个虚拟的船舶、虚拟集装箱、虚拟件杂货、虚拟液体货物和虚拟干散货；虚拟装卸作业单元包含多种虚拟港口装卸设备；虚拟存储作业单元包含多个场桥、集卡、堆取料机、输送设备、装卸设备、叉车和正面吊等；虚拟集疏运单元包含多个集卡等；各个作业单元又配有一定数量的操作人员；根据预设的港口作业流程将各个虚拟单元建立关系，使其形成虚拟港口物流系统。
(3)设置虚拟单元属性：
根据步骤(1)所获取的港口各作业单元的原始数据，设置各虚拟单元的属性参数，包括各个环节工序所需的时间，各个作业单元的操作人员数量，设置港口中每个场区存放的货物的属性，对于操作对象是集装箱的需要收集各个环节起重机械的水平运行速度、升降速度、场桥、叉车、集卡和正面吊等设备的参数设置、压力和温度等；对于操作对象是液散货的需要收集各个环节输送管道、堆场的储罐、装卸泵和阀门等的状态和各个设备的压力温度等参数；对于操作对象是干散货的需要收集各个环节起重设备、装卸船设备、输送设备、堆取料设备和堆场的装卸设备的状态和压力温度等参数；对于操作对象是件杂货的需要收集各个环节的掉货的夹具、专用的运输机械、门座起重机、流动起重机、船舶掉杆、货车、叉式装卸车等的状态和压力温度等参数。
(4)虚拟港口物流系统仿真推演：
按照港口实际的作业流程进行模拟仿真，根据实时传输的设备数据仿真得到单位时间的各个环节的任务量和整体的任务量，根据控制系统传输的各个单元任务量量和整体的任务量，仿真推演各个参数和整个作业流程仿真，经过多次循环得能够处理实际任务量。
(5)控制系统调整港口物流系统各个作业单位的设备参数和人员配备数量：
决策单元根据作业计划系统传递的港口各个环节的计划的任务量、监测系统传递的港口各个环节实时的任务量以及虚拟港口物流系统传来的仿真结果，判断此时是否要调整各个作业环节的设备的参数数量和人员的配备数量，当所需任务量大于或者小于目前实物设备参数设定下所能处理的量，那么人员控制单元和设备控制单元按照虚拟港口物流系统输出的虚拟设备的参数和数量，人员数量将指令传输给指令输出单元，指令输出单元将相应的指令转化为机器设备可以识别的信息，从而对港口的对应环节进行调整。
设定合适的周期或者当计划任务量与实际任务量不符时，进行实时采集，不断的推演运行，重复上述过程即可。
在本发明中，将港口的虚拟港口物流系统、港口的物理实体、港口的监测系统和港口的控制系统集成，虚拟港口物流系统可以随时获得港口各个设备的参数，进行仿真调试，控制系统与监测系统可以根据调试的结果与实际的情况对港口的作业和设备进行及时的调整。因此通过本发明可以有效了解各个环节的实际运行情况，了解各个环节的人员操作情况，优化港口运营过程，改善不足，开发新的作业模式，使整个港口各个环节的衔接度更高，效率更高。
附图说明
图1是本发明实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于数字孪生的港口实时监控系统，包括：港口物流系统1、控制系统2、监测系统3、虚拟港口物流系统4和作业计划系统5。
所述港口物流系统1，用于货物装卸、堆存、转运，处理进出港货物，产生进出港货物信息；包括船舶作业单元1.1、装卸作业单元1.2、存储作业单元1.3、集疏运单元1.4；所述船舶作业单元1.1、装卸作业单元1.2、存储作业单元1.3、集疏运单元1.4与控制系统2分别相连；所述船舶作业单元1.1、装卸作业单元1.2、存储作业单元1.3、集疏运单元1.4与监测系统3分别相连。
所述控制系统2，用于控制港口的各硬件设备，并分析处理虚拟港口物流系统生成的信息后，对港口的各个作业单元进行调整；包括人员控制单元2.1、设备控制单元2.2、决策单元2.3、指令输出单元2.4；决策单元2.3用于产生物流系统1各个作业环节的人员设备变动的决策指令；人员控制单元2.1用于控制港口物流系统1各个作业环节的工作人员的数量设定；设备控制单元2.2用于控制港口物流系统1中各个环节的起重机械、装卸船机械、装卸泵、连续输送设备、场桥、储罐、堆取料机、集卡，正面吊和叉车等设备的启动行走，抓取和搬运等，以及各个设备的参数的设置；指令输出单元2.4用于将人员控制单元2.1、设备控制单元2.2产生的指令传输给港口物流系统1各个环节的对应部分。
所述控制系统2通过无线传输方式向船舶作业单元1.1发出控制指令；所述控制系统2通过无线传输方式向装卸作业单元1.2发出控制指令；所述控制系统2通过无线传输方式向存储作业单元1.3发出控制指令；所述控制系统2通过无线传输方式向集疏运单元1.4发出控制指令；所述决策单元2.3通过无线传输方式与虚拟港口物流系统4相连。
所述监测系统3，用于对港口中的各个作业单元进行监控，传递信息给虚拟港口物流系统；包括信息信号采集单元3.1、数据处理单元3.2、数据存储单元3.3、异常判断单元3.4、报警单元3.5；所述监测系统3与港口物流系统1各个作业单元内设置的传感器连接，对港口物流系统的各个物理作业环节中的人员设备进行实时的监测，处理传感传来的信息，将信息通过无线传输传递给虚拟港口物流系统4。
所述虚拟港口物流系统4，用于仿真港口的各个作业单元，模拟仿真货物的装卸、堆存、转运等，进行虚拟试验，虚拟调试，分析结果，反馈给控制系统相关作业流程和各个虚拟设备的参数设置情况；包括虚拟船舶作业单元4.1、虚拟装卸作业单元4.2、虚拟存储作业单元4.3、虚拟集疏运单元4.4；所述虚拟船舶作业单元4.1、虚拟装卸作业单元4.2、虚拟存储作业单元4.3、虚拟集疏运单元4.4与监测系统分别相连。
所述港口物流系统1与控制系统2无线相连；
所述港口物流系统1与监测系统3无线相连；
所述虚拟港口物流系统4与控制系统2无线相连；
所述虚拟港口物流系统4与监测系统3无线相连；
所述控制系统2与监测系统3无线相连；
所述控制系统2与作业计划系统5无线相连。
更进一步，所述信号采集单元3.1将收集到的港口物流系统各个作业单元的信息经过数据处理单元4.2转化为机器可以识别的语言数据，进行以下两种传输：
一方面数据处理单元3.2将处理过的数据传输给异常判断单元3.4，异常判断单元3.4根据所传输的实时数据与已经存储的各个环节设备的正常状态下的数据进行对比，如果出现异常数据异常判断单元3.4传递异常信息给报警单元3.5，报警单元根据传输的异常信息传递给控制系统2，由控制系统2给港口物流系统1中的相应环节发出停止命令，港口物流系统1中的相应设备停止运行；
另一方面数据处理单元3.2将处理过的数据传输给数据存储单元3.3，将实时的数据进行存储，之后数据存储单元3.3将实时数据传输到虚拟港口物流系统4。
本实施例还提供一种上述的基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法，包括以下步骤：
(1)采集港口物流系统1中各个作业单元的实时数据：
利用传感器采集船舶作业单元1.1、装卸作业单元1.2、存储作业单元1.3、集疏运单元1.4的原始数据，包括各个单元设备的状态、位置和数量，各个作业单元的操作人员数量和位置。其中船舶作业单元包1.1含多个的船舶、泊位、集装箱、件杂货、液体货物和散货；装卸作业单元1.3包含多种港口装卸设备；存储作业单元1.2包含多个场桥、集卡、堆取料机、输送设备、装卸设备、叉车和正面吊等；集疏运单元1.4包含多个集卡等；各个作业单元又配有一定数量的操作人员等。采集船舶作业单元船舶进港的系缆方式、拖轮配置、靠离泊的法向速度、靠泊角度等参数，对于操作对象是集装箱的需要收集各个环节起重机械的水平运行速度、升降速度、场桥、叉车、集卡和正面吊等设备的参数设置、压力和温度等；对于操作对象是液散货的需要收集各个环节输送管道、堆场的储罐、装卸泵和阀门等的状态和各个设备的压力温度等参数；对于操作对象是干散货的需要收集各个环节起重设备、装卸船设备、输送设备、堆取料设备和堆场的装卸设备的状态和压力温度等参数；对于操作对象是件杂货的需要收集各个环节的掉货的夹具、专用的运输机械、门座起重机、流动起重机、船舶掉杆、货车、叉式装卸车等的状态和压力温度等参数。
(2)构建虚拟港口物流系统4：
首先根据港口的实物设施设备布置方案以及基础数据构建虚拟港口物流系统4，虚拟港口物流系统4包括虚拟船舶作业单元4.1、虚拟装卸作业单元4.2、虚拟存储作业单元4.3、虚拟集疏运单元4.4，其中虚拟船舶作业单元4.1包含多个虚拟的船舶、虚拟集装箱、虚拟件杂货、虚拟液体货物和虚拟散货；虚拟装卸作业单元4.2包含多种虚拟港口装卸设备；虚拟存储作业单元4.3包含多个场桥、集卡、堆取料机、输送设备、装卸设备、叉车和正面吊等；虚拟集疏运单元4.4包含多个集卡等；各个作业单元又配有一定数量的操作人员等。根据预设的港口作业流程将各个虚拟单元建立关系，使其形成虚拟港口物流系统。
(3)设置虚拟单元属性：
根据步骤(1)所获取的港口各作业流程的原始数据，设置各虚拟单元的属性参数，包括各个环节工序所需的时间，各个作业单元的操作人员数量，设置港口中每个场区存放的货物的属性，对于操作对象是集装箱的需要收集各个环节起重机械的水平运行速度、升降速度、场桥、叉车、集卡和正面吊等设备的参数设置、压力和温度等；对于操作对象是液散货的需要收集各个环节输送管道、堆场的储罐、装卸泵和阀门等的状态和各个设备的压力温度等参数；对于操作对象是干散货的需要收集各个环节起重设备、装卸船设备、输送设备、堆取料设备和堆场的装卸设备的状态和压力温度等参数；对于操作对象是件杂货的需要收集各个环节的掉货的夹具、专用的运输机械、门座起重机、流动起重机、船舶掉杆、货车、叉式装卸车等的状态和压力温度等参数。
(4)虚拟港口物流系统仿真4推演：
按照港口物流系统1实际的作业流程进行模拟仿真，根据实时传输的设备数据仿真得到单位时间的各个环节的任务量和整体的任务量，根据控制系统传输的各个单元任务量和整体的任务量，仿真推演各个参数和整个作业流程仿真，经过多次循环得能够处理实际任务量。
(5)控制系统2调整港口物流系统1各个设备参数和人员配备数量：
决策单元2.3根据作业计划系统5传递的各个环节的计划的任务量、监测系统3传递的港口各个环节实时的任务量以及虚拟港口物流系统4传来的仿真结果，判断此时是否要调整各个作业环节的设备的参数数量和人员的配备数量，当所需任务量大于或者小于目前实物设备参数设定下所能处理的量，那么人员控制单元2.1和设备控制单元2.2按照虚拟港口物流系统4输出的设备的参数和数量，人员数量将指令传输给指令输出单元2.4，指令输出单元2.4将相应的指令转化为机器设备可以识别的信息，从而对港口的对应环节进行调整。
设定合适的周期或者当计划任务量与实际任务量不符时，进行实时采集，不断的推演运行，重复上述过程即可。
综上，本发明利用数字孪生技术采用集成的方式，将港口虚拟港口物流系统、港口的物理实物、港口的监测系统和港口的控制系统进行集成，实现了对港口的设施设备的进行实时的监控和调整，能够及时的调整港口的各个环节的作业过程和设备，通过仿真集成的方式，以数字化的形式完整记录整个物流环节的生命周期。因此能够避免实际作业过程中单个作业单元独立操作时具有较高的效率，而所有环节一起运行时效率不高的现象，还可以了解各个作业环节的实际运行情况，加快的运营模式创新的速度，优化港口运营过程，改善不足，开发新的作业模式，使整个港口的过程各个环节的衔接度更高，整体的作业效率更高。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (6)
1.一种基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法，其特征在于：所述基于数字孪生的港口实时监控系统包括港口物流系统、监测系统、控制系统、虚拟港口物流系统和作业计划系统；
所述港口物流系统，用于货物装卸、堆存、转运，处理进出港货物，产生进出港货物信息；
所述监测系统，用于对港口中的各个作业单元进行监控，传递信息给虚拟港口物流系统；
所述控制系统，用于控制港口的各硬件设备，并分析处理虚拟港口物流系统生成的信息后，对港口的各个作业单元进行调整；
所述虚拟港口物流系统，用于仿真港口的各个作业单元，模拟仿真货物的装卸、堆存、转运，进行虚拟试验，虚拟调试，分析结果，反馈给控制系统相关作业流程和各个虚拟设备的参数设置情况；
所述作业计划系统，用于处理进出港货物订单，将港口各个环节的计划的任务量传递给控制系统；
所述港口物流系统与控制系统无线相连；
所述港口物流系统与监测系统无线相连；
所述虚拟港口物流系统与控制系统无线相连；
所述虚拟港口物流系统与监测系统无线相连
所述控制系统与监测系统无线相连；
所述控制系统与作业计划系统无线相连；
上述基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法包括以下步骤：
(1)采集港口中各个作业单元的实时数据：
利用传感器采集船舶作业单元、装卸作业单元、存储作业单元、集疏运单元的原始数据，包括各个单元设备的状态、位置和数量，各个作业单元的操作人员数量和位置；其中船舶作业单元包含多个的船舶、泊位、集装箱、件杂货、液体货物和散货；装卸作业单元包含多种港口装卸设备；存储作业单元包含多个场桥、集卡、堆取料机、输送设备、装卸设备、叉车和正面吊；集疏运单元包含多个集卡；各个作业单元又配有一定数量的操作人员；收集船舶作业单元船舶进港的系缆方式、拖轮配置、靠离泊的法向速度、靠泊角度参数；对于操作对象是集装箱的需要收集各个环节起重机械的水平运行速度、升降速度、场桥、叉车、集卡和正面吊的参数设置、压力和温度；对于操作对象是液散货的需要收集各个环节输送管道、堆场的储罐、装卸泵和阀门的状态和各个设备的压力温度参数；对于操作对象是干散货的需要收集各个环节起重设备、装卸船设备、输送设备、堆取料设备和堆场的装卸设备的状态和压力温度参数；对于操作对象是件杂货的需要收集各个环节的掉货的夹具、专用的运输机械、门座起重机、流动起重机、船舶掉杆、货车、叉式装卸车的状态和压力温度参数；
(2)构建虚拟港口物流系统：
首先根据港口的实物设施设备布置方案以及基础数据构建虚拟港口物流系统，虚拟港口物流系统包括虚拟船舶作业单元、虚拟装卸作业单元、虚拟存储作业单元、虚拟集疏运单元，其中虚拟船舶作业单元包含多个虚拟的船舶、虚拟集装箱、虚拟件杂货、虚拟液体货物和虚拟干散货；虚拟装卸作业单元包含多种虚拟港口装卸设备；虚拟存储作业单元包含多个场桥、集卡、堆取料机、输送设备、装卸设备、叉车和正面吊；虚拟集疏运单元包含多个集卡；各个作业单元又配有一定数量的操作人员；根据预设的港口作业流程将各个虚拟单元建立关系，使其形成虚拟港口物流系统；
(3)设置虚拟单元属性：
根据步骤(1)所获取的港口各作业单元的原始数据，设置各虚拟单元的属性参数，包括各个环节工序所需的时间，各个作业单元的操作人员数量，设置港口中每个场区存放的货物的属性，对于操作对象是集装箱的需要收集各个环节起重机械的水平运行速度、升降速度、场桥、叉车、集卡和正面吊的参数设置、压力和温度；对于操作对象是液散货的需要收集各个环节输送管道、堆场的储罐、装卸泵和阀门的状态和各个设备的压力温度参数；对于操作对象是干散货的需要收集各个环节起重设备、装卸船设备、输送设备、堆取料设备和堆场的装卸设备的状态和压力温度参数；对于操作对象是件杂货的需要收集各个环节的掉货的夹具、专用的运输机械、门座起重机、流动起重机、船舶掉杆、货车、叉式装卸车的状态和压力温度参数；
(4)虚拟港口物流系统仿真推演：
按照港口实际的作业流程进行模拟仿真，根据实时传输的设备数据仿真得到单位时间的各个环节的任务量和整体的任务量，根据控制系统传输的各个单元任务量量和整体的任务量，仿真推演各个参数和整个作业流程仿真，经过多次循环得能够处理实际任务量；
(5)控制系统调整港口物流系统各个作业单位的设备参数和人员配备数量：
决策单元根据作业计划系统传递的港口各个环节的计划的任务量、监测系统传递的港口各个环节实时的任务量以及虚拟港口物流系统传来的仿真结果，判断此时是否要调整各个作业环节的设备的参数数量和人员的配备数量，当所需任务量大于或者小于目前实物设备参数设定下所能处理的量，那么人员控制单元和设备控制单元按照虚拟港口物流系统输出的虚拟设备的参数和数量，人员数量将指令传输给指令输出单元，指令输出单元将相应的指令转化为机器设备可以识别的信息，从而对港口的对应环节进行调整；
设定合适的周期或者当计划任务量与实际任务量不符时，进行实时采集，不断的推演运行，重复上述过程即可。
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法，其特征在于：所述港口物流系统包括船舶作业单元、装卸作业单元、存储作业单元和集疏运单元；所述船舶作业单元、装卸作业单元、存储作业单元、集疏运单元与控制系统分别相连；所述船舶作业单元、装卸作业单元、存储作业单元、集疏运单元与监测系统分别相连。
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法，其特征在于：所述控制系统包括人员控制单元、设备控制单元、决策单元和指令输出单元，决策单元用于产生港口各个作业环节的人员设备变动的决策指令；人员控制单元用于控制港口各个作业环节的工作人员的数量设定；设备控制单元用于控制港口物流系统中各个环节的起重机械、装卸船机械、装卸泵、连续输送设备、场桥、储罐、堆取料机、集卡，正面吊和叉车的启动行走、抓取和搬运，以及各个设备的参数的设置；指令输出单元用于将人员控制单元、设备控制单元产生的指令传输给港口各个环节的对应部分；
所述控制系统通过无线传输方式向船舶作业单元发出控制指令；
所述控制系统通过无线传输方式向装卸作业单元发出控制指令；
所述控制系统通过无线传输方式向存储作业单元发出控制指令；
所述控制系统通过无线传输方式向集疏运单元发出控制指令；
所述决策单元通过无线传输方式与虚拟港口物流系统相连。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法，其特征在于：所述监测系统包含信号采集单元、数据处理单元、数据存储单元、异常判断单元和报警单元，监测系统与港口物流系统各个单元内设置的传感器连接，对港口物流系统的各个物理作业环节中的人员设备进行实时的监测，处理传感传来的信息，将信息通过无线传输方式传递给虚拟港口物流系统。
5.根据权利要求4所述的基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法，其特征在于：所述信号采集单元将收集到的港口物流系统各个单元的信息经过数据处理单元转化为机器可以识别的语言数据，进行以下两种传输：
一方面数据处理单元将处理过的数据传输给异常判断单元，异常判断单元根据所传输的实时数据与已经存储的各个物理作业环节设备的正常状态下的数据进行对比，如果出现异常数据异常判断单元传递异常信息给报警单元，报警单元根据传输的异常信息产生报警信号传递给控制系统，由控制系统给港口物流系统中的相应环节发出停止命令，港口物流系统中的相应设备停止运行；
另一方面数据处理单元将处理过的数据传输给数据存储单元，将实时的数据进行存储，之后数据存储单元将实时数据传输到虚拟港口物流系统。
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的港口实时监控系统的工作方法，其特征在于：所述虚拟港口物流系统包括虚拟船舶作业单元、虚拟装卸作业单元、虚拟存储作业单元和虚拟集疏运单元；所述虚拟船舶作业单元、虚拟装卸作业单元、虚拟存储作业单元、虚拟集疏运单元与监测系统分别相连。
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