干散货码头数字孪生综合管控平台架构与实践

为加快干散货智慧港口建设,探讨了数字孪生技术在干散货码头中的应用。分析干散货码头运营呈现出的自动化、信息化、智能化发展趋势,指出当前面临的数据爆炸性增长、数据采集不全面等挑战。在此基础上,对数字孪生在港口的应用领域进行分析梳理,围绕数字孪生模型内容,提出7大应用业务领域。通过干散货码头数字孪生的建设路线,提出以数据驱动和模型驱动为核心的数字孪生模型构建方法。结合干散货码头智能化建设现状,提出干散货码头数字孪生平台架构方案。选取典型门机设备和港区全局典型案例,分别从微观设备孪生构建和宏观全局孪生场景两个层面阐述应用实践经验,以期为智慧港口的发展与建设提供参考。

内河水运基础设施及船舶技术发展现状与展望

我国交通运输事业已步入全面建设交通强国的新发展阶段,内河水运在综合交通运输体系中的比较优势尚未得到充分发挥,而“双循环”新发展格局及“双碳”战略的实施将要求内河水运及其核心要素的船舶技术必须实现创新发展。该文通过梳理提炼国内外内河水运以及船舶发展的现状与相关政策演变,分析创新技术研究进展与典型案例,对内河水运基础设施及船舶技术发展趋势进行展望:未来内河水运基础设施与数字、信息和网络技术深度融合,岸基控制中心作为关键性设施和船舶能源供给设施网联化;船舶则向着船型标准化、谱系化、智能化、少人化、能源绿色化及多元化、电力推进主流化等方向演进;船舶编队航行成为创新运输模式。文中所探索的内河水运基础设施及船舶技术的变革方向,可为建设新一代内河水运体系和研发先进船型提供参考。

集装箱货运网络优化问题的研究——以宁波舟山港集装箱运输为例

为优化集装箱货运网络,对进出口货运集装箱装卸中转站的最佳地理位置的选择和集装箱运输计划的设计进行了研究。2个问题同时考虑建设成本、运输成本以及存储、运力等因素,建立了一种集装箱货运网络优化模型。利用国际集装箱货运代理公司在宁波舟山港一整年的船期数据,使用LINGO软件对所建模型的效果进行求解。最终从宁波舟山港腹地现有38个存储中转仓中优选出32个中转仓存储集装箱,使大约5%的集装箱通过铁路运输,从而能节省5.74%的运营成本。

水路交通系统的发展现状与未来展望

水路交通系统是以船舶等为载运工具、以港口为节点、以海洋、江河、湖泊等水域为通道的一种运输方式,能够实现货物、人员的搭载与时空位移,是综合交通体系中不可或缺的重要组成部分。本文分析了国内外水路交通系统发展现状,梳理了水路交通系统未来需求及技术特征,提出了水路交通运输规划与组织优化、绿色船舶动力系统及供给体系、人机共融船舶岸基驾控系统、海域立体综合运输系统、水路交通系统控制体系、气象导航与安全航行等未来水路交通系统发展方向,为提高水路交通系统运营效率与服务质量提供理论基础与技术参考。

救生设备自亮浮灯典型问题

救生设备是否处于良好技术状态,将直接关系到船员的生命安全。我在百余艘次船舶救生设备安全检查中,发现救生设备的自亮浮灯(包括救生圈和救生衣)存在诸多缺陷,看似小问题,却影响关键时刻的人命安全,因此有必要对其中典型问题进行分析,以便于船公司进一步了解救生设备自亮浮灯的型式和检查要点,有针对性的做好维护保养,落实好船舶安全主体责任,确保救生设备在开航前和整个航行过程中始终处于工作状态,并立即可用,保障船舶和人命安全。

基于人工势能场的破冰船护航下船舶航行风险场建模

针对破冰船护航下船舶碰撞与冰困事故风险评估问题,本文根据破冰船与跟驰船之间、跟驰船与海冰之间的相互关系,并基于人工势能场理论提出破冰船护航下船舶航行风险场的概念和模型,其中包括破冰船风险场和海冰风险场。破冰船风险场量化破冰船与跟驰船之间的碰撞风险水平,海冰风险场量化跟驰船与海冰之间的冰困风险水平。根据该模型提出破冰船与跟驰船之间安全跟驰距离的计算方法。最后基于Tian You轮2018年北极编队航行数据,应用破冰船护航下船舶航行风险场模型开展仿真实验,仿真结果验证了航行风险场模型的有效性,证明了本文建模方法能够为破冰船护航下船舶安全跟驰研究提供理论方法支撑。

俄乌冲突背景下全球海运网络的结构特征分析

在俄乌冲突背景下,基于AIS轨迹数据和复杂网络分析法,分析全球海运网络的整体和局部结构特征,探究海上通道的枢纽作用以及区域海运网络的抗毁性。结果表明:俄乌冲突加剧了全球海运网络的动态演变,干散货海运网络的稳定性强于集装箱海运网络和液化天然气(LNG)海运网络。全球枢纽港口呈现明显的地域性分布和结构性差异特征,中国仅少数核心港口在全球海运网络中具有优势地位。在俄乌冲突紧张局势下,俄罗斯港口在LNG海运网络中保持了一定的竞争力。欧洲地区的直布罗陀海峡和英吉利海峡在三类海运网络中起到关键的中介枢纽作用,同时海运网络对于亚洲地区的琉球群岛、新加坡海峡、朝鲜海峡等也具有较高依赖性。中国与“一带一路”沿线国家之间的集装箱海运网络和干散货海运网络、与金砖国家之间的干散货海运网络均表现出较高的发展水平和较强的抗毁性。

根据DS理论的船舶风险因素评估分析

针对船舶航行风险评估中存在许多不确定影响因素的问题,提出了在模糊风险评估证据理论基础上建立的风险评估方法。在证据集理论空间中,每一事件均可确认为模糊集合子集且融入了模糊概率理论,从而更全面地描述行业学者的专业经验或证据诠释,由此得出了模糊证据理论质量函数的描述法。最后应用其船舶安全系统,提出了船舶风险因素识别和风险评估详细程序。计算结果证明,此方法可有效避免决策失误,且简单、易行,有较强的推广和应用价值。

一种小型无人机飞行控制及图像传输系统设计研究

文章设计了无人机的飞行控制及图像传输,将PID算法和飞行控制的公式相结合,建立更平稳的飞行控制模型。采用功能较为强大的STM32F4系列单片机作为中心处理器进行设计,分模块分平台来模拟实现无人机的飞行控制、图像采集和图像传输等功能。不仅可以增加飞行拍摄稳定性,也可以为跨平台飞行摄像传输提供参考。

采用云重心评判法的港口船舶溢油综合应急能力评价

为突破单环节评价港口船舶溢油应急能力的局限性,合理配置资源,采用云重心评判法全环节评估港口船舶溢油综合应急能力,面向应急准备、预警、行动、恢复全环节,参照人-机-环境-管理系统理论和国际国内规定,建立综合应急能力评价指标体系;针对传统评价指标因素未涉及模糊性和随机性的问题,用加权偏离度确定定性指标与定量数值间的转化关系;利用层次分析法(AHP)优化评价意见,弥补评价样本欠充分带来的精度缺陷;最后,以上海港为例,对船舶溢油综合应急能力评价作实证研究。结果表明:云重心评判法能合理评价港口船舶溢油综合应急能力,为健全和完备应急能力提供理论依据,为港口船舶溢油综合应急能力评价提供了一种新思路。

基于网络文本和IPA模型的旅游形象感知研究——以江苏无锡拈花湾小镇为例

本文采用网络文本分析方法,通过对拈花湾小镇网络旅游评价的采集,提取旅游者对拈花湾小镇评价的高频词,分析旅游者对拈花湾小镇形象的感知。同时,运用IPA模型对小镇旅游形象进行分析,并提出了相关提升和发展建议,旨在帮助拈花湾小镇通过提升管理水平、优化产品结构,进而提升服务质量和水平增强自身的旅游形象,更好地满足市场需求,以实现小镇的高质量发展。

船用柴油机排放耐久性试验方案及分析

为了改善我国内河及沿海船机的污染物排放现状,我国颁布了GB 15097-2016,并提出了船机及其后处理装置的耐久性试验要求。根据前期完成的几组耐久性试验的特点,对试验方案的制定和实施过程进行梳理。并结合某型中速船机的耐久性试验数据,分析环境因素变化对排放特性的影响。分析结果表明,NO_(X)比排放量和劣化趋势受环境因素变化的影响较严重,尤其是在温湿度变化剧烈的节点;PM比排放量的变化规律不明显。为了减少耐久性试验过程中环境因素不确定性的影响,试验方案的实施过程控制尤为重要。

旅游交通综合体影响因素及动力机制研究

旅游交通综合体属于交通运输与旅游业融合发展进程中的新生事物。为有效推进旅游交通综合体健康、可持续发展,针对目前其概念内涵不清晰、影响因素不明确、发展路径不明朗、建设发展偏盲目等问题,基于节点布局规律,借助交通运输学、旅游学、经济学、系统学等相关理论,提出旅游交通综合体的定义、内涵、主要组成要素及构成原理。借鉴旅游目的地生命周期理论,提出了旅游交通综合体“孕育阶段—快速成长阶段—逐步成熟阶段—稳定阶段—衰退(或重生)阶段”的演进发展过程。遵循“研究基础—理论体系—影响因素—阶段分析—动力机制”的总体思路,从文献分析、实证探索、自身功能特征分析3方面入手,通过专家问卷调查确定旅游交通综合体的2个1级影响因素、12个2级影响因素和37个3级影响因素。依据主成分分析法,遴选确定7个核心影响因素。利用动力机制中“内生动力、外生动力”等相关概念和作用原理,对旅游交通综合体的影响机理和动力机制进行分析。在此基础上,深入剖析5个发展阶段的核心影响因素和辅助影响因素,进而得出旅游交通综合体不同阶段发展演进的影响机理及推动其发展演进的核心动力因素。

低碳自动化码头AGV物流调度和有序充电的联合经济优化

针对现有自动化码头自动导航集卡(AGV)充电策略未能与分布式电源出力充分协同等问题,提出一种自动化码头AGV物流调度和有序充电联合经济优化方法.首先,解析AGV物流调度和充电调度之间的协同关系,构建联合优化框架;其次,针对AGV物流调度模块,提出考虑码头内外集卡道路隔离要求的AGV行驶距离计算方法;再次,针对AGV充电模块,定义AGV充电状态的判断条件和选桩方法;进而以码头购电费用最小为目标,考虑分时电价、风光上网电价、电量平衡约束、终止时刻的剩余电量约束、决策变量的上下限约束、物流调度约束,构建物流调度和有序充电联合优化模型,提出基于改进粒子群优化算法的快速求解方法;最后,通过某码头的实际案例,验证所提方法的有效性和经济性.

基于全流程的石化码头智慧港口解决方案

我国智慧港口近年来发展迅速,但以集装箱码头为主。石化码头由于DCS、GDS、SIS、FAS等设备感知系统与控制系统的广泛使用,智慧化程度普遍不高。本文以华南某大型石化码头为例,从码头作业的全流程需求出发,提出覆盖码头作业、管理、安全、物流、商务等场景的智慧港口解决方案,为石化码头未来智慧港口的建设方向提供参考。

面向客船火灾的人员逃生路径规划研究

文中针对火灾蔓延对人员逃生过程的影响,提出一种客船火灾蔓延条件下基于改进蚁群算法的逃生路径规划算法.根据客船三维模型进行火灾蔓延模拟以掌握火灾蔓延态势,定义逃生人员火灾产物耐受限值进行可逃生区域识别,确定安全逃生节点.引入目标方向改进启发函数,避免陷入局部最优,加入最差蚁群的影响和信息挥发系数自适应化,改进蚁群算法的信息素更新机制.通过安全路径二次优化,减少规划出的路径中多余拐点.结果表明:改进后的蚁群算法可以有效地用于客船发生火灾时人员的逃生路径规划.

长条形件杂货集装箱化的智慧分拣系统设计与管理研究

以具备标准化运输的长条形件杂货为研究对象,参考标准40英尺集装箱以及现有件杂货装卸设备的尺寸结构,设计从存储到装卸分拣的智能设备和一体化系统。通过数值计算、应用CAD构图和三维模型对智慧分拣系统进行结构分析,并配合作业流程标准化设计,提出可适用于长条形件杂货集装箱化的智慧分拣系统实现方案。仿真模拟的结果表明,长条形件杂货集装箱化后箱体立体化堆叠效果可将土地利用率提高1.6~2.4倍,构建的智慧分拣系统能够减少5倍的人力需求并提高近2.4倍的装卸效率。智慧分拣系统的设计打破人工作业能力限制,满足高峰生产作业时段对效率的需求,也为件杂货智慧港口的发展提供了参考方向。

韧性视角下的集装箱航运网络脆弱性评估及恢复策略

现有航运网络脆弱性评估方法和恢复策略存在一定局限性,主要表现为:评估方法单一,难以全面反映航运网络的复杂性;未综合考虑实际运营能力和空间距离等关键因素,导致恢复策略应对突发事件的效果不佳。针对上述问题,从拓扑结构和实际运营这2个方面对航运网络脆弱性进行了综合评价,提出了基于变异系数法多维度航运网络脆弱性评价指标,并设计了1种基于备份港口排序的恢复策略,其中,备份港口排序综合考虑了空间距离、港口运输能力和泊位数量等因素。通过引入了动态评价框架、调整脆弱性指标权重、优化备份港口选择和流量分配策略等,提升了评估与恢复策略的准确性和有效性。以2020年中欧、中地、中美东、中美西集装箱航运网络为例,构建了集装箱航运网络拓扑图,并分析了航线的脆弱性和运力波动,结果表明:采用单港口备份恢复策略时,航运网络韧性提升11.6%;采用双港口备份恢复策略时,航运网络韧性提升31.5%。综上,本文提出了集装箱航运网络脆弱性评估方法和基于备份港口排序的恢复策略,合理确定备份港口数量,实现对失效港口流量的有效重分配,为提高航运网络韧性提供了新的途径,也凸显了脆弱性评估和备份恢复策略在航运网络中的重要性。

基于船舶轨迹数据的几何航路网络建模方法

文中提出了一种基于船舶轨迹数据几何航路网络构建方法,通过选取符合条件的船舶轨迹特征点提取航路点区域,结合轨迹聚类与边界提取构建航路点区域的连接方法,建立几何航路网络.结果表明:该方法能够构建航行水域的几何航路网络.

基于D3QN-PER的集装箱码头IGV任务动态分配研究

针对自动化集装箱码头智能导引车(IGV)作业环境动态、作业过程受电池电量约束等问题,研究不确定环境下考虑充电的IGV任务动态分配方法。分析不同载重下IGV充放电过程,提出基于电量区间自主决策的充电策略。为规避动态环境下IGV作业时间不确定对装卸效率的影响,以IGV和集装箱任务信息为状态空间,以集装箱分配规则为备选动作,综合装卸等待成本、IGV搬运成本和充电成本设计即时奖励,基于深度强化学习构建面向IGV任务分配的马尔可夫模型。为克服传统深度Q网络(DQN)过估计、收敛困难和训练不稳定问题,设计集成优先级经验回放(PER)机制和决斗双重深度Q网络(D3QN)结构的D3QN-PER算法。实验结果表明:D3QN-PER算法比单一规则决策和随机决策的IGV搬运任务总完工时间平均分别改进4.60%和12.05%,具有更好的收敛性能和训练稳定性。