CN113222499B - 一种物流全链路一体化管控数字孪生系统 - Google Patents

Abstract

一种物流全链路一体化管控数字孪生系统，涉及物流管控技术领域，包括客户端、服务器、数据处理系统以及可视化多用户维度管理系统，数据处理系统用于处理物流全链路数据，服务器用于提取数据处理系统中的数据再转换成客户端识别的数据格式，并推送给客户端；客户端包括有浏览器、用户界面，浏览器、用户界面用于数据显示、操作显示以实现三维构建出物流全链路的数据空间孪生体以及作业数据知识空间；可视化多用户维度管理系统上建立有区内货物车辆全程监控网络体系，本系统对物流全链路数据进行离线和实时分析，构建数据空间孪生体和作业数据知识空间，结合人工智能和运筹优化算法而提供智能决策支持。

Description

一种物流全链路一体化管控数字孪生系统

技术领域

本发明涉及物流管控技术领域，具体涉及到一种物流全链路一体化管控数字孪生系统。

背景技术

物流作业环境瞬息万变，大量的关联事件需要关注，在传统的物流管控系统中，主要以二维表格和图表的形式展示数据分析结果，分析行为以被动查询为主，从而得到间接的物流各过程情况，难以直观地、全局地展示物流的全链路情况。这样的物流管控系统有以下的缺点：

1、不直观：对于影响工作效率的性能瓶颈和事件，往往需要对运营数据和图形敏感、经验丰富的专业人员才能识别；

2、不及时：发现问题往往都是在被动查询之后，这时距离问题的产生可能已经过去了很长时间；

3、监管不方便：在物流作业过程中，中央、市级、地方均需要单独派出人力、物理依次进行物理监管，费时费力，而且容易出现疏漏，影响监管力度。

综上，现有的物流管控系统缺陷较多，在物流实际作业过程中以及物流监管过程中若发生问题，难以及时、直观地展示出物流作业中预警、监管不力等问题，因此，存在待改进之处。

发明内容

针对现有技术所存在的不足，本发明目的在于提出一种物流全链路一体化管控数字孪生系统，具体方案如下：

一种物流全链路一体化管控数字孪生系统，包括客户端、服务器、数据处理系统以及可视化多用户维度管理系统，所述数据处理系统用于处理采集到的企业提供的物流全链路数据，所述服务器用于提取所述数据处理系统中的数据再转换成所述客户端识别的数据格式，并推送给所述客户端；

所述客户端包括有浏览器、用户界面，所述浏览器、用户界面用于数据显示、操作显示以实现三维构建出物流全链路的数据空间孪生体以及作业数据知识空间，所述数据空间孪生体、作业数据知识空间中显示有船舶、码头、堆场、货物、集卡、企业、存储库，所述数据空间孪生体、作业数据知识空间可360°视角旋转和全方向移动，便于查看作业数据；

所述可视化多用户维度管理系统与所述用户界面相配合使用，不同维度的用户具有不同的使用权限，所述可视化多用户维度管理系统上建立有区内货物车辆全程监控网络体系，对来往货物进行途中无感监管、货物全程监控以及实时报警。

进一步的，所述作业数据知识空间呈现的内容包括有箱/货全过程物流路径、货物贸易类型、货物流转状况、关联企业。

进一步的，所述货物贸易类型包括离岸贸易，所述用户界面上对应显示该货物的结算流、交易历史以体现离岸结算、大宗商品的换手率。

进一步的，所述关联企业包括不同但从属于同一产业集群的上下游接入企业，在所述用户界面上通过三维视效图标表现企业之间的关联性。

进一步的，所述区内货物车辆全程监控网络体系建立于港区和物流园区之间，货物车辆设置有电子关锁，电子关锁在港区闸口可自动施封，出港区时，所述可视化多用户维度管理系统自动检测货物车辆与司机的运载资格、箱是否有进出仓调拨指令，记录并对碰磅重，从而决定是否可以对电子关锁施封并启动GPS以及启闸，货物车辆出闸时记录出闸时间；

进物流园区时，货物车辆途中监管正常情况下，电子关锁在物流区闸口自动解封，记录进闸时间，所述可视化多用户维度管理系统自动检测电子关锁及GPS安全状态，记录并对碰磅重，核对途中监管各项监管数据。

进一步的，途中监管的监管数据包括放行箱号、过磅重量、电子关锁号、货物车辆号、路程时间、GPS状态。

进一步的，途中监管设于港区与物流园区之间的路程中，当途中监管出现异常时，货物车辆进入物流园区闸口时电子关锁无法自动解封，由海关决定远程解封或入闸后人工解封。

进一步的，所述区内货物车辆全程监控网络体系包括起运地海关监控终端、指定地海关监控终端、电子关锁/GPS全程实时监控平台、通讯模块、海关闸口自动核放系统，所述起运地海关监控终端、指定地海关监控终端与所述电子关锁/GPS全程实时监控平台电连接，所述通讯模块用于与所述电子关锁/GPS全程实时监控平台、电子关锁无线联动，所述海关闸口自动核放系统与电子关锁电连接。

进一步的，实时报警包括缺货预警、滞压出库单预警、不良品预警、库位库存和仓库库存不匹配预警、问题运单预警、运输机械故障预警。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本系统对物流全链路数据进行离线和实时分析，构建数据空间孪生体和作业数据知识空间，结合人工智能和运筹优化算法而提供智能决策支持。具体来说，客户端由浏览器承担所有显示、控制功能，服务器通过和数据处理系统对接为客户端提供数据显示支撑，客户端在服务器、数据处理系统的配合下，在数据工作的基础上应用前沿三维图形技术对数字孪生和数据进行可视化应用，使得本系统能真实地还原物流管控情况，并能实时显示刷新，流畅无卡顿，既支持嵌入主系统界面操作显示，又支持全屏化操作显示，且操作体验良好，符合人性化直觉，在主系统切换的过程中流畅，不会因为有大量的资源加载导致长时间卡顿。

(2)通过设置可视化多用户维度管理系统，可视化多用户维度管理系统上建立有区内货物车辆全程监控网络体系，对来往货物进行途中无感监管、货物全程监控以及实时报警，取消不必要的贸易监管，安全高效，彰显更高水平的贸易自由化，便利化。

附图说明

图1为本发明展示物流管辖范围的举例示意图；

图2为本发明展示码头/港区的全览示意图；

图3为本发明展示码头的局部示意图；

图4-5为本发明展示企业/物流园区的局部示意图；

图6为本发明展示关联企业的局部示意图；

图7为展示港区/物流园区的闸口的局部示意图；

图8为展示物流园区中存储库的局部示意图；

图9为展示途中监管的局部示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

为实现监管创新、产业创新，既体现“开放”的同时又保证高效监管能力的建设目标。以风险防范为核心，带动前沿产业链，新型国际贸易，长三角一体化，产城融合的建设，实现中央市级地方三位一体协同监管，全程可视无感监管。利用三维图形学在虚拟三维空间中完成现实世界和虚拟世界的数字映射，直观还原真实世界关键信息，并利用大数据、人工智能等技术在后端为现实世界生成决策知识数据，最终在三维数字世界中实时推送，协助人们更加高效的管理真实世界。因此，在物流全链路管控方面有必要进行创新。

为了让物流管控系统能够及时、高效、简单、直观地指导实际管控效果，对数据从事后分析总结逐渐过渡到事中分析预警和事前分析指导，在发明中，将采用新的Web GL技术，开发一套物流全链路一体化管控数字孪生系统。此系统从三维可视化的视角对物流全链路一体化分析做出新的尝试和诠释。

一种物流全链路一体化管控数字孪生系统，包括客户端、服务器、数据处理系统以及可视化多用户维度管理系统，数据处理系统用于处理采集到的企业提供的物流全链路数据，服务器用于提取数据处理系统中的数据再转换成客户端识别的数据格式，并推送给客户端。整个系统采用B/S(Browser/Server)结构，客户端由浏览器(Browser)承担所有显示、控制功能，服务器通过和数据处理系统对接为客户端提供数据显示支撑。

客户端包括有浏览器、用户界面，浏览器、用户界面用于数据显示、操作显示以实现三维构建出物流全链路的数据空间孪生体、作业数据知识空间，作业数据知识空间中显示有船舶、码头、堆场、货物、集卡、企业、存储库，作业数据知识空间可360°视角旋转和全方向移动，便于查看作业数据。具体来说，使用大数据技术对物流全链路(船舶、码头、堆场、货物、集卡、企业、存储库等)数据进行离线和实时分析，结合数字孪生概念的应用与前沿三维图形技术，从而构建物流全链路的数据空间孪生体、数据知识空间。以数字孪生来体现所控范围内实体的可控性、连续性、互联性。同时，结合人工智能和运筹优化算法，为物流全链路一体化管控提供智能决策支持，此技术特点符合一体化监管内在需求。

为支持浏览器三维渲染能力，客户端还包括有WebGL模块，采用WebGL2.0技术，同时，客户端在设计上要求达到以下三个主要目标。在显示上：真实地还原物流全链路管控情况，并能实时显示刷新，流畅无卡顿。在操作上：既支持嵌入主系统界面操作显示，又支持全屏化操作显示，且操作体验良好，符合人性化直觉；在体验上：在主系统切换的过程中流畅，不会因为有大量的资源加载导致长时间卡顿。

为了达成以上三个目标，客户端还包括有数据缓冲模块、渲染优化模块、UI系统模块、网络连接模块。在显示上，数据缓冲模块、渲染优化模块用于提高用户界面的三维显示流畅性，数据缓冲模块采用带时间的数据缓冲动态插值方法，对于离散的数据(尤其是位置数据)进行一段几十秒级数据缓冲，并在数据间做动态插值，从而保证所有三维物体显示动画的流畅性，例如：集卡移动。对于影响渲染效率的三维物体(比如：大量动态子物体)，渲染优化模块能够做到发布前动态合并，同时对数据形态敏感的三维物体做基于数据的动态Mesh和材质贴图生成和动态绘制。

在操作上，在WebGL模块中采用Web Assembly驱动UI系统模块，所有UI事件只在系统内部交互，而不会通过JavaScript和外部交互。优化的，整体Canvas和UI系统模块支持浏览器的大小改变，并在UI层做到自适应。另外，在输入和字体方面，内部UI支持中文字体、西文字体、中文输入法。在按键冲突方面，主要操作设计避免和浏览器快捷键冲突。

在体验上，浏览器采用缓存机制，对初次加载的资源做到本地缓存，第二次加载直接从本地加载，此外，缓存机制可支持资源的版本变更和更新。客户端在在场景加载上可做到动态加载显示，从而缩短场景加载时间。此外，考虑到系统将会长时间、大数据量的实时刷新三维场景，而浏览器对于三维显示有很多限制，因此还要综合考虑以下方面，在性能指标方面，能够支持主流中高端显卡上流畅运行，在内存限制方面，应用程序整体内存使用不能超过浏览器限制，在资源大小方面，为了提升下载和加载速度，提升体验，整体资源控制大小在256MB以下，采用更平衡的资源压缩算法，同时不能因为资源节省而降低质量要求。在网络连接方面，因浏览器限制，网络连接模块采用WebSocket协议和服务器通信连接，保证长连接和消息推送，同时考虑断线重连的设计。

服务器的角色是作为数据处理系统和三维WebGL的客户端的中间缓冲层，因此，服务器需要能够提供多种技术功能支撑，对应的，服务器包括有状态缓存模块、同步会话模块、协议转化模块、事件驱动模块。状态缓存模块与数据处理系统连接，同步会话模块、协议转化模块、事件驱动模块均与客户端连接。

通过设置状态缓存模块，接收数据处理系统推送过来的物流全链路数据，对状态进行缓存，并通过状态差进行数据更新，从而减小整体数据流量。

通过设置同步会话模块，支持不同的客户端在不同时间点连接服务器，以增量数据的方式向客户端推送整体状态。通过设置协议转化模块，支持通过不同的协议(大部分是基于底层Socket的协议)向数据处理系统获取数据，最终以统一的WebSocket协议向客户端提供数据。通过设置事件驱动模块，当有优先级高的警告事件发送时，能主动向客户端推送消息。

传统的物流管控系统中，主要以二维表格和图表的形式展示数据分析结果，分析行为以被动查询为主，从而得到间接的物流各过程情况，难以直观地、全局地展示物流的全链路情况。比如，现有技术中，货物车辆在从起运地至指定地之间物流过程中只能显示一定时间差的位置信息，难以实时知悉货物车辆的具体位置，货物车辆如何从起运地转运货物，货物车辆如何将货物转运至指定地，中央市级地方对物流作业进行监管时无法实现途中监管等。

而本发明中，正如前述所说，客户端在服务器、数据处理系统的配合下，在数据工作的基础上应用前沿三维图形技术对数字孪生和数据进行可视化应用，客户端的浏览器、用户界面能实现如下显示功能，包括：(1)物流管辖范围内整体精细化建模以及数字孪生体精细建模，三维建模保证高精细度和高美观度的同时孪生三维场景提供360°视角旋转和全方向镜头移动，拉近、拉远、旋转从而实现具体实体观看、全局观看等，如图1至图5。(2)可视化展现方式丰富，包括多种分析方式，结合作业数据知识空间，如看板分析、图表分析、关联分析、追踪分析、预警分析、等多种分析方式。(3)从用户使用角度，系统构建多层次、完整的用户交互方式，为用互提供可交互的实时监控能力。

通过对物流管辖范围内整体精细化建模以及数字孪生体精细建模，用户在通过浏览器登陆上用户界面之后便可全局观看物流管辖范围内所有的建筑、设备、货物室体，还能360°视角旋转和全方向镜头移动，另外，作业数据知识空间呈现的内容包括有箱/货全过程物流路径、货物贸易类型、货物流转状况、关联企业，箱/货全过程物流路径属于动态实时展示，可使用高亮线条根据路径进行标记，货物贸易类型、货物流转状况、关联企业属于静态实时展示，可使用弹窗进行信息显示。

结合企业提供的进出库信息，以单证为源表现货物贸易类型、货物流转状况，主要为仓储企业。货物贸易类型包括离岸贸易，用户界面上采用数字孪生对应显示该货物的结算流、交易历史以体现离岸结算、大宗商品的换手率等其他指标，以此体现贸易、经济、国际物流的相关性。

如图6所示，关联企业包括不同但从属于同一产业集群的上下游接入企业，在用户界面上通过三维视效图标表现企业之间的关联性，比如在关联企业的顶部悬浮设置特定的图标，便于工作人员直观了解。

综合以上特性，可视化的数字孪生系统为物流全链路管控提供从微观到宏观、从货到船都能实时直观反映。另外，系统整体可支持嵌入其它Web系统，在浏览器环境下保障系统的性能消耗控制和高流畅度，同时要支持多种大屏展示功能，例如超宽屏、超高分辨率屏幕的展示。

针对前述的物流全链路监管，可视化多用户维度管理系统与用户界面相配合使用，不同维度的用户具有不同的使用权限，比如说按照中央、市级、地方的监管力度，对应设置依次减小的使用权限。可视化多用户维度管理系统上建立有区内货物车辆全程监控网络体系，对来往货物进行途中无感监管、货物全程监控以及实时报警。

结合图7至图9，详述来说，区内货物车辆全程监控网络体系建立于港区和物流园区之间，货物车辆设置有电子关锁，电子关锁在港区闸口可自动施封，出港区时，可视化多用户维度管理系统自动检测货物车辆与司机的运载资格、箱是否有进出仓调拨指令，记录并对碰磅重，从而决定是否可以对电子关锁施封并启动GPS以及启闸，货物车辆出闸时记录出闸时间。

进物流园区时，货物车辆途中监管正常情况下，电子关锁在物流区闸口自动解封，记录进闸时间，可视化多用户维度管理系统自动检测电子关锁及GPS安全状态，记录并对碰磅重，核对途中监管各项监管数据。

途中监管的监管数据包括放行箱号、过磅重量、电子关锁号、货物车辆号、路程时间、GPS状态。途中监管设于港区与物流园区之间的路程中，当途中监管出现异常时，货物车辆进入物流园区闸口时电子关锁无法自动解封，由海关决定远程解封或入闸后人工解封。

针对区内货物车辆全程监控网络体系具体实现途中监管的方式如下，区内货物车辆全程监控网络体系包括起运地海关监控终端、指定地海关监控终端、电子关锁/GPS全程实时监控平台、中国移动GPRS通讯模块、海关闸口自动核放系统，起运地海关监控终端、指定地海关监控终端与电子关锁/GPS全程实时监控平台电连接，通讯模块用于与电子关锁/GPS全程实时监控平台、电子关锁无线联动，海关闸口自动核放系统与电子关锁电连接。本实施例中，港区为起运地，物流园区为指定地，货物车辆从港区出发至物流园区这个物流路径中，电子关锁/GPS全程实时监控平台实时工作监控电子关锁、GPS的状态，处于正常状态时，起运地海关监控终端便可对电子关锁施封，同时，港区开闸放行离开港区，途中监管正常时，指定地海关监控终端便可对电子关锁解封，物流园区开闸放行进入物流园区。

通过设置区内货物车辆全程监控网络体系，从码头到综保区，从仓库到货主企业，全过程也可无感监管，尽收眼底，取消不必要的贸易监管、许可和程序下，守住底线，安全高效，彰显更高水平的贸易自由化，便利化。

针对物流全链路过程中的预警分析，货物车辆全程监控网络体系中的实时报警包括缺货预警、滞压出库单预警、不良品预警、库位库存和仓库库存不匹配预警、问题运单预警、运输机械故障预警。当某种预警发生时，提醒工作人员物流过程发生异常，便于直观、及时地进行处理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种物流全链路一体化管控数字孪生系统，其特征在于，包括客户端、服务器、数据处理系统以及可视化多用户维度管理系统，所述数据处理系统用于处理采集到的企业提供的物流全链路数据，所述服务器用于提取所述数据处理系统中的数据再转换成所述客户端识别的数据格式，并推送给所述客户端；

所述客户端包括有浏览器、用户界面，所述浏览器、用户界面用于数据显示、操作显示以实现三维构建出物流全链路的数据空间孪生体以及作业数据知识空间，所述数据空间孪生体、作业数据知识空间中显示有船舶、码头、堆场、货物、集卡、企业、存储库，所述数据空间孪生体、作业数据知识空间可360°视角旋转和全方向移动，便于查看作业数据；

所述可视化多用户维度管理系统与所述用户界面相配合使用，不同维度的用户具有不同的使用权限，所述可视化多用户维度管理系统上建立有区内货物车辆全程监控网络体系，对来往货物进行途中无感监管、货物全程监控以及实时报警；

所述区内货物车辆全程监控网络体系建立于港区和物流园区之间，货物车辆设置有电子关锁，电子关锁在港区闸口可自动施封，出港区时，所述可视化多用户维度管理系统自动检测货物车辆与司机的运载资格、箱是否有进出仓调拨指令，记录并对碰磅重，从而决定是否可以对电子关锁施封并启动GPS以及启闸，货物车辆出闸时记录出闸时间；

进物流园区时，货物车辆途中监管正常情况下，电子关锁在物流区闸口自动解封，记录进闸时间，所述可视化多用户维度管理系统自动检测电子关锁及GPS安全状态，记录并对碰磅重，核对途中监管各项监管数据。

2.根据权利要求1所述的物流全链路一体化管控数字孪生系统，其特征在于，所述作业数据知识空间呈现的内容包括有箱/货全过程物流路径、货物贸易类型、货物流转状况、关联企业。

3.根据权利要求2所述的物流全链路一体化管控数字孪生系统，其特征在于，所述货物贸易类型包括离岸贸易，所述用户界面上对应显示该货物的结算流、交易历史以体现离岸结算、大宗商品的换手率。

4.根据权利要求2所述的物流全链路一体化管控数字孪生系统，其特征在于，所述关联企业包括不同但从属于同一产业集群的上下游接入企业，在所述用户界面上通过三维视效图标表现企业之间的关联性。

5.根据权利要求1所述的物流全链路一体化管控数字孪生系统，其特征在于，途中监管的监管数据包括放行箱号、过磅重量、电子关锁号、货物车辆号、路程时间、GPS状态。

6.根据权利要求1所述的物流全链路一体化管控数字孪生系统，其特征在于，途中监管设于港区与物流园区之间的路程中，当途中监管出现异常时，货物车辆进入物流园区闸口时电子关锁无法自动解封，由海关决定远程解封或入闸后人工解封。

7.根据权利要求1所述的物流全链路一体化管控数字孪生系统，其特征在于，所述区内货物车辆全程监控网络体系包括起运地海关监控终端、指定地海关监控终端、电子关锁/GPS全程实时监控平台、通讯模块、海关闸口自动核放系统，所述起运地海关监控终端、指定地海关监控终端与所述电子关锁/GPS全程实时监控平台电连接，所述通讯模块用于与所述电子关锁/GPS全程实时监控平台、电子关锁无线联动，所述海关闸口自动核放系统与电子关锁电连接。

8.根据权利要求1所述的物流全链路一体化管控数字孪生系统，其特征在于，实时报警包括缺货预警、滞压出库单预警、不良品预警、库位库存和仓库库存不匹配预警、问题运单预警、运输机械故障预警。

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