一、前期准备与设计（核心：数据精准 + 方案落地）

1. 需求与数据采集

• 明确目标：规划展示、教学实训、方案论证、运营模拟（如 AGV 调度、岸桥作业）。
• 数据来源：港口 CAD/BIM 图纸、无人机倾斜摄影、卫星地图、现场测绘、TOS/VTS 系统数据、设备参数（岸桥 / 龙门吊 / AGV 尺寸、功率、速度）。
• 比例确定：常用 1:50–1:300；教学 / 实训常用 1:30–1:100（保证动态机构可动）。

2. 方案设计（三维 + 实体双轨）

• 三维建模：用 3ds Max、SketchUp、UE5 构建数字孪生底座，含岸线、泊位、堆场、道路、铁路、建筑、设备、船舶、集装箱。
• 实体布局：划分功能区（集装箱码头、自动化堆场、闸口、铁路 / 公路接驳、控制中心、辅助设施），预留动态机构、电路、传感器安装空间。
• 交互系统设计：规划 PLC 控制逻辑、传感器点位、声光反馈、触控屏 / 操控台、数据对接接口（TOS/VTS/GPS）。

二、实体沙盘制作工艺（静态 + 动态双维度）

1. 底座与地形制作

• 底座：钢架 + 高密度板材（如高密度 PVC、ABS），承重≥50kg/㎡，预留走线槽与检修口。
• 地形与岸线：
• 陆地：泡沫 / 石膏塑形→打磨→铺仿真草皮 / 路面→上色（道路用 ABS 板激光切割，区分主干道 / 辅道 / 堆场）。
• 水域：透明树脂浇筑→添加蓝色色浆→模拟波浪纹理→嵌入 LED 灯带模拟波光。
• 码头岸壁：304 不锈钢 / 铝合金激光切割→氩焊→打磨→喷漆（防腐蚀、高质感）。

2. 建筑与设施制作

• 单体建筑：
• 控制中心 / 办公楼：ABS 板激光切割→拼接→喷漆→装仿真门窗 / 标识→内置 LED 灯光。
• 闸口 / 检查站：金属 + ABS 组合→装抬杆机构（电机驱动）→配红外感应 / 声光提示。
• 基础设施：
• 道路：分色铺装（主干道深灰、堆场浅灰、铁路用仿真轨枕 + 钢轨）。
• 照明 / 灯塔：微型 LED + 金属支架→模拟港口照明系统。
• 绿化：仿真树木 / 灌木→点缀堆场周边、道路两侧。

3. 核心设备制作（动态机构重点）

• 岸桥 / 龙门吊（关键）：
• 主体：304 不锈钢 / 铝合金激光切割→氩焊→精细打磨→汽车级喷漆（黄 / 橙 / 蓝）。
• 传动：直流减速电机 + 同步带 / 齿轮→实现大车行走、小车横移、吊具升降。
• 控制：PLC + 光电传感器→精准定位、防碰撞、模拟抓放集装箱。
• AGV / 集卡 / 拖车：
• 车身：3D 打印 / ABS 注塑→喷漆→装微型电机 + 万向轮。
• 导航：磁条 / 二维码 / 红外感应→按预设路径自动行驶。
• 集装箱：
• 磁吸式 ABS 模块→不同颜色区分状态（待装蓝 / 待卸红 / 冷藏黄）→可被吊具抓取、堆叠、转运。
• 船舶模型：
• 散货船 / 集装箱船 / 油轮：树脂 / ABS 一体成型→精细雕刻上层建筑→喷漆→装微型电机模拟靠离泊。

三、智能控制系统与数字孪生（核心：动态 + 数据联动）

1. 硬件控制系统（PLC 为核心）

• 主控单元：西门子 S7-1200/1500 PLC→负责全局逻辑、设备联动、故障检测。
• 驱动单元：直流减速电机、步进电机、伺服电机→驱动岸桥、AGV、闸口、船舶。
• 传感单元：光电开关、接近开关、磁传感器、限位开关→定位、防碰撞、状态反馈。
• 执行单元：LED 灯带（堆场 / 道路 / 船舶）、蜂鸣器（鸣笛 / 告警）、电磁锁（集装箱抓取）。
• 交互终端：
• 65 寸 4K 触控屏：作业计划编排、流程监控、参数修改。
• 操控杆：模拟岸桥 / AGV 手动操作（力反馈）。
• 监控屏：分层显示集装箱堆存、船舶 AIS 数据、作业效率。

2. 软件与数字孪生系统

• 三维引擎：UE5/Unity→实时渲染、场景漫游、设备拆解演示。
• 数据中枢：
• 对接 TOS（码头操作系统）、VTS（船舶交通）、GPS→同步真实 / 模拟数据。
• 实时计算：装卸效率、堆场利用率、AGV 路径优化、船舶靠泊时间。
• 模拟功能：
• 全流程模拟：船舶到港→靠泊→岸桥装卸→AGV 转运→堆场堆存→闸口放行→铁路 / 公路疏运。
• 预案演练：设备故障、台风、拥堵→验证应急方案。
• 方案对比：不同布局 / 设备配置→评估吞吐量、成本、效率。

四、组装、调试与交付