淺談喀麥隆港口項目集裝箱號碼自動識別與破損檢測系統的集成應用

牛曉東　余良斌

摘要：喀麥隆港口項目集裝箱碼頭智能大門信息系統主要由集裝箱號碼自動識別系統、集裝箱破損檢測系統、電子車牌識別系統（RFID技術）、地磅稱重系統、人機交互等系統組成。文章對喀麥隆港口項目集裝箱智能大門業務中集裝箱號碼自動識別與破損檢測系統的集成應用進行了探討。

關鍵詞：港口項目；智能大門信息系統；集裝箱破損檢測系統；電子車牌識別系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：U656 文章編號：1009-2374（2016）22-0050-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.025

1 集裝箱號碼自動識別系統簡介及工作原理

集裝箱車輛通過智能大門時無需停車，集裝箱號碼自動識別系統通過紅外對射傳感器自動檢測集裝箱位置、高清攝像機進行圖像采集，系統自動識別GB/T 1836-1997標準的集裝箱號碼，通過識別集裝箱前、后、左、右集裝箱各面上的集裝箱號碼、ISO箱型代碼，系統可以自動識別并分辨出集裝箱種類單個20英尺、40/45/48英尺、2個20英尺集裝箱、標準箱、冷藏箱、超高箱、超長箱、框架箱等，全天候箱號識別率98%以上，識別時間≤2s，ISO代碼識別率98%以上，識別時間≤2s；對于識別錯誤的集裝箱通過校驗碼的校驗算法給出識別錯誤的提醒，通知工作人員進行人工處理，從而極大地提升了閘口的通行效率。

集裝箱號碼自動識別系統組成包括工作站1臺、集裝箱號碼自動識別系統軟件1套、網絡交換機1臺、高清攝像機4部、LED補光燈4部、PLC1套、紅外對射傳感器4套，如圖1所示，紅外觸發器連接PLC輸入端，PLC通過串口和工作站進行連接，高清攝像機通過網絡交換機和工作站連接。

集裝箱車輛通過閘口時由于集裝箱遮擋紅外對射傳感器狀態發生變化，集裝箱號碼自動識別系統軟件通過檢測PLC數據變化，確定圖像抓拍時機由高清攝像機進行圖像抓拍，系統在抓拍的圖像中通過識別算法識別出集裝箱號碼、ISO箱型代碼。

2 集裝箱破損檢測系統簡介及工作原理

集裝箱車輛通過智能大門時無需停車，集裝箱號碼自動識別系統通過紅外對射傳感器自動檢測集裝箱位置、高清攝像機進行圖像采集，圖像包括了集裝箱前、后、左、右、頂部5個面的圖像，然后工作人員由集裝箱號碼自動識別系統客戶端定義集裝箱破損類型、人工根據采集的圖像進行集裝箱驗殘操作，系統的主要作用：工作人員在寬敞明亮的監控中心通過查看采集的集裝箱圖像進行驗殘作業替代了工作人員在閘口通過檢查橋或者檢查梯進行人工集裝箱驗殘的作業方式，把工作人員從川流不息的閘口解放出來，避免了車輛尾氣污染，同時也消滅了安全隱患。

集裝箱破損檢測系統組成包括工作站1臺、集裝箱破損檢測系統系統軟件（包括采集端和客戶端）1套、網絡交換機1臺、高清攝像機4部、LED補光燈4部、PLC1套、紅外對射傳感器6套，如圖2所示，紅外觸發器連接PLC輸入端，PLC通過串口和工作站進行連接，高清攝像機通過網絡交換機和工作站連接。

集裝箱車輛通過閘口時由于集裝箱遮擋紅外對射傳感器狀態發生變化，集裝箱破損檢測系統采集端軟件通過檢測PLC數據變化，確定圖像抓拍時機由高清攝像機進行圖像抓拍，工作人員通過破損檢測系統客戶端查看采集的集裝箱圖像進行驗殘作業。

3 現狀分析及存在問題

3.1 現狀分析

目前在智能大門系統中集裝箱號碼自動識別系統和破損檢測系統作為獨立的系統運行，通過數據接口由閘口系統和其他系統采集的數據進行整合。

3.2 存在問題

（1）集裝箱號碼自動識別系統和集裝箱破損檢測系統硬件存在重復和浪費；（2）客戶無法通過集裝箱號碼直接查詢破損檢測記錄需要由閘口系統建立兩者的關聯性；（3）安裝部署比較麻煩。

4 改進計劃

針對現狀進行經過分析，在喀麥隆智能大門系統中實施集裝箱號碼自動識別與破損檢測系統的集成，目標：（1）集成后的系統1套系統實現箱號碼自動識別與破損檢測系統的功能；（2）最大限度地進行設備共用；（3）數據進行整合，一條記錄包括集裝箱號碼識別結果和集裝箱破損檢測結果。

需要解決的主要問題：（1）結合集裝號碼自動識別和破損檢測系統車輛圖像抓拍流程，進行流程的整合重構；（2）集裝箱號碼自動識別系統算法調整。

結合集裝箱號碼自動識別和破損檢測系統圖像抓拍流程及安裝部署方式進行系統整合及流程優化，通過流程調整滿足集裝箱號碼自動識別及破損檢測兩個系統的需要。

4.1 調整后的系統組成

工作站1臺、集裝箱號碼自動識別+破損檢測系統系統軟件1套、網絡交換機1臺、高清攝像機6部、LED補光燈6部、PLC1套、紅外對射傳感器6套，如圖3所示：

4.2 調整后設備安裝方式

調整后設備安裝方式如圖4所示。

4.3 調整后流程說明

對于40/45/48英尺、2個20英尺集裝箱，圖像抓拍分4個步驟完成，其中用于箱號識別圖像6張，用于集裝箱破損檢測圖像8張。

對于20英尺集裝箱，圖像抓拍分3個步驟完成，其中用于箱號識別圖像4張，用于集裝箱破損檢測圖像6張。

5 集裝箱號碼自動識別系統算法調整

采用新的車輛圖像抓拍流程后，集裝箱前、后圖像由共用的高清攝像機進行抓拍，由于集裝箱破損檢測圖像需要覆蓋整個集裝面，箱號識別在圖像主要覆蓋集裝箱號碼區域，為了加快集裝箱號碼識別的速度和準確性，對集裝箱號碼自動識別系統算法進行調整，可以設定圖像的識別區域，當識別區域內沒有集裝箱號碼時再進行全圖識別，通過測試單張圖片識別速度比起全圖識別提升100%，以200萬像素圖片為例識別時間由平均500毫秒左右提升到200毫秒左右。

6 結語

在喀麥隆智能大門業務中通過集裝箱號碼自動識別與破損檢測系統的集成應用，主要成果體現在以下方面：（1）優化了智能大門業務中集裝箱號碼自動識別系統和集裝箱破損檢測系統的業務運行流程，對于其他類似智能大門業務中集裝箱號碼自動與破損檢測的業務流程具有明確的參考意義；（2）簡化了系統從硬件構成、安裝部署，通過流程的優化節省硬件的同時使得系統的安裝部署更加簡單快捷；（3）相比集裝箱號碼自動識別系統與破損檢測系統作為智能大門的子系統獨立運行，兩者的集成使得系統數據的關聯性進一步加強，可以使用車道、時間、箱號識別結果等作為檢索條件對集裝箱破損檢測記錄繼續查詢檢索；（4）推動集裝箱號碼自動識別系統算法的調整和創新，通過算法調整高清圖像的箱號識別在識別速度上顯著提升。

作者簡介：牛曉東（1972-），男，中國港灣工程有限責任公司機電裝備分公司工程師，研究方向：港口、道路機電工程管理；余良斌（1984-），男，供職于中國港灣工程有限責任公司機電裝備分公司，研究方向：港口、道路機電工程管理。

（責任編輯：蔣建華）