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(jīng)濟的發(fā)展，港口集裝箱吞吐量增速加快，智能化港口成為業(yè)內關注的焦點。目前，我國主要大型港口企業(yè)正加緊開展智能化港口系統(tǒng)設計、規(guī)劃和建設工作。在傳統(tǒng)港口作業(yè)模式下，集裝箱場站是進出口集裝箱的統(tǒng)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(tǒng)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(yè)務處理、放行等4個業(yè)務環(huán)節(jié)。人工閘口的業(yè)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(jié)省港口人工成本，而且有助于消除安全隱患，提高港口生產(chǎn)作業(yè)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(xiàn)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(tǒng)傳回空數(shù)據(jù)，閘口抬桿系統(tǒng)直接抬桿；在集卡背單箱和背雙箱的情況下，箱號識別系統(tǒng)識別車牌號、箱號后一并發(fā)送至遠程人機交互系統(tǒng)進行業(yè)務處理，然后打印相應單據(jù)并發(fā)送抬桿放行指令到工控機閘口管理系統(tǒng)，閘口管理系統(tǒng)控制抬桿系統(tǒng)抬桿。

集裝箱場站智能閘口業(yè)務流程如圖1所示。當集卡通過閘口時，系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至一體機，觸發(fā)一體機程序進行數(shù)據(jù)接收和業(yè)務處理，業(yè)務處理完成后自動清空數(shù)據(jù)；如果系統(tǒng)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(yè)務校驗，直到業(yè)務處理成功后打印單據(jù)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(tǒng)關閉，從而影響后續(xù)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(tǒng)集成圖像采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)轉發(fā)系統(tǒng)和人機交互系統(tǒng)，其中：圖像采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)轉發(fā)系統(tǒng)部署在工控機上；人機交互系統(tǒng)部署在一體機上，負責接收工控機發(fā)送的車牌號和箱號。

2.1 圖像采集系統(tǒng)

圖像采集系統(tǒng)主要負責采集箱號和車牌號，包括箱號識別系統(tǒng)、電子車牌識別系統(tǒng)、地磅采集系統(tǒng)、自動放行系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)，其中，電子車牌識別系統(tǒng)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(qū)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(fā)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(fā)送至工控機進行箱號識別。

閘口圖像采集系統(tǒng)工作步驟如下。

（1）建立列隊 如圖3所示，圖像采集系統(tǒng)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(jīng)解碼、處理、分割、字符識別、結果組裝等環(huán)節(jié)，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(xù)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(shù)據(jù)轉發(fā)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)轉發(fā)系統(tǒng)負責數(shù)據(jù)交互：識別器識別前端采集到的圖像，然后將之發(fā)送到數(shù)據(jù)轉發(fā)系統(tǒng)，由其將數(shù)據(jù)轉化成報文形式后，通過網(wǎng)絡傳送至一體機進行后續(xù)處理。報文發(fā)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(wǎng)絡發(fā)出請求或應答網(wǎng)絡請求。Socket通信模型如圖5所示。

2.3 人機交互系統(tǒng)

人機交互系統(tǒng)是智能閘口解決方案中的核心系統(tǒng)，其工作流程如下：首先，接收數(shù)據(jù)轉發(fā)系統(tǒng)發(fā)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(tǒng)后臺進行業(yè)務處理和業(yè)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(yè)務數(shù)據(jù)，并向工控機的數(shù)據(jù)轉發(fā)系統(tǒng)發(fā)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(tài)，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(fā)送，以確保系統(tǒng)安全性。一體機操作界面及作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境如圖6所示。一體機收到信息后，顯示系統(tǒng)狀態(tài)，包括打印機狀態(tài)、箱號和業(yè)務狀態(tài)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(jù)。管理員設置操作權限，退出系統(tǒng)界面時需要輸入密碼。數(shù)據(jù)處理完成后，系統(tǒng)自動清除車牌號和箱號信息，防止司機重復打印單據(jù)；此外，系統(tǒng)具有單據(jù)補打功能，業(yè)務處理成功后重新確認校驗即可補打單據(jù)。

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(xiàn)代科學技術的產(chǎn)物，其自動化程度較高，基本能夠實現(xiàn)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(xiàn)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）