港口集裝箱場站智能閘口解決方案

商春雷 王鑫

隨著我國經濟的發展，港口集裝箱吞吐量增速加快，智能化港口成為業內關注的焦點。目前，我國主要大型港口企業正加緊開展智能化港口系統設計、規劃和建設工作。在傳統港口作業模式下，集裝箱場站是進出口集裝箱的統一集合地，集裝箱的進出和放行均通過插閘控制，不僅易導致集卡擁堵，而且人工錄入的錯誤常常加重系統重復處理負擔，從而降低場站服務水平。鑒于此，有必要尋求港口集裝箱場站智能閘口解決方案。港口集裝箱場站智能閘口主要包括圖像采集、圖像處理識別、業務處理、放行等4個業務環節。人工閘口的業務處理過程煩瑣，過車效率低下且出錯率較高；相較之下，智能閘口無須人工參與，不僅有利于節省港口人工成本，而且有助于消除安全隱患，提高港口生產作業效率。

1 港口集裝箱場站智能閘口設計目標

港口集裝箱場站智能閘口的設計目標是實現集卡在場站提箱出閘過程中的無人化和智能化。集卡背箱分為空車、背單箱和背雙箱等情況：在集卡為空車的情況下，箱號識別系統傳回空數據，閘口抬桿系統直接抬桿；在集卡背單箱和背雙箱的情況下，箱號識別系統識別車牌號、箱號后一并發送至遠程人機交互系統進行業務處理，然后打印相應單據并發送抬桿放行指令到工控機閘口管理系統，閘口管理系統控制抬桿系統抬桿。

集裝箱場站智能閘口業務流程如圖1所示。當集卡通過閘口時，系統將采集到的數據發送至一體機，觸發一體機程序進行數據接收和業務處理，業務處理完成后自動清空數據；如果系統采集的信息錯誤，集卡司機可以通過一體機修改相應箱號，然后再進行業務校驗，直到業務處理成功后打印單據出場。一體機界面只允許集卡司機修改相應箱號，以防止司機操作失誤導致系統關閉，從而影響后續出場任務；同時，界面要求簡單易懂，并顯示錯誤提示框，以便提醒司機修改錯誤信息。

2 港口集裝箱場站智能閘口解決方案

港口集裝箱場站智能閘口系統集成圖像采集系統、數據轉發系統和人機交互系統，其中：圖像采集系統和數據轉發系統部署在工控機上；人機交互系統部署在一體機上，負責接收工控機發送的車牌號和箱號。

2.1 圖像采集系統

圖像采集系統主要負責采集箱號和車牌號，包括箱號識別系統、電子車牌識別系統、地磅采集系統、自動放行系統、可視對講系統等多個子系統，其中，電子車牌識別系統能夠識別符合我國機動車號牌相關標準的民用車號牌和港區集卡車號牌。硬件設備包括230萬像素的高清攝像頭和紅外線感應器等，其中，紅外線感應器的檢測距離一般為10 m。集卡在過閘時通過紅外線感應器觸發高清攝像頭拍攝箱號圖像。如圖2所示，在集卡背雙箱的情況下，攝像頭拍攝前箱前、左、右和后箱后、左、右的圖像，然后將圖像發送至工控機進行箱號識別。

閘口圖像采集系統工作步驟如下。

（1）建立列隊 如圖3所示，圖像采集系統拍攝的多幅圖像不能同時傳送到工控機，先拍攝的圖像先傳入識別器，后拍攝的圖像則需要排隊等候，識別隊列采用串行工作方式。

（2）單圖像識別 單圖像傳送至識別器后，經解碼、處理、分割、字符識別、結果組裝等環節，輸出可以識別的箱號，輸出結果包含色彩、排列、位置等中間信息，為后續多結果校驗作準備（見圖4）。

（3）多結果校驗 在刮擦、污漬等造成箱號的某些字符模糊或損壞的情況下，需要采用多結果冗余校驗技術對多個識別結果進行檢查和修正，并以最后生成的校驗結果作為箱號識別結果。

2.2 數據轉發系統

數據轉發系統負責數據交互：識別器識別前端采集到的圖像，然后將之發送到數據轉發系統，由其將數據轉化成報文形式后，通過網絡傳送至一體機進行后續處理。報文發送應用Socket通信技術，Socket是描述IP地址和端口的通信鏈句柄，應用程序可以通過Socket向網絡發出請求或應答網絡請求。Socket通信模型如圖5所示。

2.3 人機交互系統

人機交互系統是智能閘口解決方案中的核心系統，其工作流程如下：首先，接收數據轉發系統發送的報文，內容包括報文標識、車牌號、前箱號、后箱號等；然后，在系統后臺進行業務處理和業務校驗，校驗內容包括進出場類型、場內箱號、集卡背箱箱號等；最后，一體機顯示提示信息，如果箱號和車牌號校驗無誤，則打印業務數據，并向工控機的數據轉發系統發送抬桿報文。

當閘口無集卡通過時，一體機界面處于鎖定狀態，司機只能修改箱號，無法修改車牌號，且車牌號只能通過工控機發送，以確保系統安全性。一體機操作界面及作業現場環境如圖6所示。一體機收到信息后，顯示系統狀態，包括打印機狀態、箱號和業務狀態等；若箱號錯誤，則提示司機修改箱號，箱號無誤后方可打印單據。管理員設置操作權限，退出系統界面時需要輸入密碼。數據處理完成后，系統自動清除車牌號和箱號信息，防止司機重復打印單據；此外，系統具有單據補打功能，業務處理成功后重新確認校驗即可補打單據。

3 結束語

港口集裝箱場站智能閘口是基于通信和圖像識別等現代科學技術的產物，其自動化程度較高，基本能夠實現解放人工的目的；然而，從實際應用效果來看，智能閘口的箱號識別率無法達到100%（一般在95%以上），且相較于自動化出場來講，自動化進場面臨一定技術難題，不確定因素較多。因此，實現進出場完全自動化是未來港口集裝箱場站智能閘口研究方向。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2018-07-31）