自動化集裝箱碼頭智能閘口控制系統應用

楊 瀟，鞠 進，曾德君

(1.中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510290；2.北部灣港欽州碼頭有限公司，廣西 欽州 535008)

作為自動化集裝箱碼頭物流運輸重要的一環，閘口的智能化程度直接影響著整個港區的運行效率。傳統人工閘口受制于軟硬件因素，業務處理過程繁瑣、通過效率較低，易造成外集卡在進出港閘口處堵塞。相較之下，智能閘口無需人工參與，欽州大欖坪7#和8#泊位自動化集裝箱碼頭閘口采用進出港3道閘及1個一段式互拖閘口，經過合理規劃配置，采用智能化無人值守，主要包括車輛信息采集、圖像處理識別、業務處理、放行等業務環節[1]。本文針對傳統人工閘口過車效率低下的問題，以欽州大欖坪7#和8#泊位閘口為切入點，從閘口布置及設備實施兩個方面，采用對比論證的方法，得出自動化集裝箱碼頭閘口設計中智能化系統應用的方案。

1 自動化集裝箱碼頭智能閘口系統特點

自動化集裝箱港口智能閘口系統是通過軟件與硬件系統結合的工作方式，改變傳統的作業模式，實現業務管理數字化、基礎設備數字化、服務體系數字化[2]。硬件系統主要由箱號識別系統、箱體驗殘系統、數據采集控制系統組成[3]；軟件系統主要分為緩沖區程序以及智能閘口程序[4]，見表1。

表1 自動化集裝箱碼頭智能閘口控制系統

2 欽州大欖坪7#和8#泊位閘口設備布置及智能化系統應用

2.1 平面布置

自動化集裝箱碼頭的閘口設計在國內外多采用多級閘口布置形式，不同工程的閘口在設計時須考慮口岸環境、設計吞吐量、具體工作模式的差異[5]。《自動化集裝箱碼頭設計規范》[6]提出了進、出港閘口的布置應與港區的場地條件、工藝流程、交通組織和港外集疏運條件相適應，可采用分離布置或集中布置形式的具體要求。欽州大欖坪7#和8#泊位閘口采用了進出港3道閘及4個一段式互拖閘口，采用集裝箱堆場垂直于岸線的布置形式(U 形方案)，智能閘口進出港共用緩沖區，見圖1。

注：①②③分別為進港第1、2、3道閘口；④⑤⑥分別為出港第1、2、3道閘口。圖1 欽州大欖坪7#和8#泊位閘口平面布置

2.2 進港光學字符識別(OCR)閘口

車輛抵達碼頭裝載或卸載貨物，先通過進港OCR龍門，見圖2。此處可識別集裝箱號碼、國際標準化組織(ISO)代碼、國際海上危險物品(IMDG)標識檢測及其等級、柱狀鉛封、箱門方向、冷箱外掛機組、集裝箱在拖車位置(前、中、后)、油罐車及開頂箱。OCR龍門相較于普通人工閘口的優勢見表2。

圖2 OCR龍門

表2 OCR龍門架主要特點及優勢

智能閘口操作系統中，將生成1條訪問信息，所有與此次訪問相關的信息均形成互聯并保存于數據庫中。在此處司機無需停車，可直接繼續駕車行至下一閘口(進港信息匹配閘口)。

2.3 進港信息匹配閘口

抵達信息匹配閘口后，通過攝像機自動識別集卡車牌和RFID讀卡器讀取集卡電子標簽。由此可知與本臺集卡相關的到訪信息。

在閘口一體機處(圖3)，司機通過刷身份證進行身份識別，系統判斷是否有權進入碼頭。此時，司機信息已被采集到閘口操作系統。一體機相對于普通人工閘口的優勢見表3。

圖3 閘口一體機

表3 閘口一體機的主要特點及優勢

識別之后，可繼續入閘流程。如有需要，司機可通過操作一體機進行額外確認。在操作過程中，系統會獲得卡車的質量并添加到訪問信息數據中。若在進港的過程中需要幫助，還可以使用一體機上的對講機實現呼叫幫助。

在進港信息匹配閘口完成操作流程后，主門閘擋桿打開。如順利，可沿路前行至堆場通道閘口；如出現問題，須前行至緩沖區專用停車場，直至問題解決。之后才可繼續前往堆場通道閘口。

對于通過超限集卡通道的車輛，超限集卡司機需要在進港信息匹配閘口下車，在門閘一體機處刷卡，對超限集卡信息進行處理。在完成操作并確認無誤后，自動擋桿自行打開；如果有誤，需要在該超限車道解決問題，司機不允許前往緩沖區。

2.4 堆場通道閘口

通過在堆場通道閘口處安裝車牌掃描攝像機或RFID讀卡器，可了解進場集卡信息并啟用堆場準入系統。如一切順利，擋桿將打開，隨后駕車前往堆場。

超限集卡通過堆場通道閘口時，車牌相機或RFID讀卡器將收集其信息，并通過門閘一體機可用來顯示集卡信息。如果有問題，可通過可視對講機求助。如果超限集卡被允許通過，則系統自動打開擋桿。

2.5 緩沖區

緩沖區提供自助服務一體機更改預訂細節和解決問題。緩沖區自助服務一體機與閘口一體機具有相同的功能，它包含了觸摸屏、讀卡器和票務打印機模塊。完成后可以進入堆場通道閘口。

2.6 出港OCR閘口

集卡在堆場完成相關手續后將繼續前行至出港OCR閘口。在這里，系統對集卡再次掃描識別并保存集裝箱號碼、ISO編碼、IMDG標識檢測及其等級、柱狀鉛封、箱門方向、冷箱外掛機組、集裝箱在拖車位置(前、中、后)、油罐車及開頂箱。

2.7 出港信息匹配閘口

在出港信息匹配閘口處，由掃描攝像機識別集卡車牌或者RFID讀卡器識別集卡電子標簽。與進港信息匹配閘口一樣，取決于碼頭的操作要求，還可以要求司機進行額外的確認。這里使用與進港信息匹配閘口相同的一體機。

與進港OCR閘口一樣，系統會在操作過程中獲得集卡的質量并把數據添加到訪問信息中。當到達出港信息匹配閘口并完成了業務流程，擋桿將打開。如順利，可沿路一直前行至碼頭出港控制閘口；如出現問題，系統指示前往緩沖區專用停車場。

在出港信息匹配閘口，超限集卡司機的操作與進港信息匹配閘口相同。

2.8 出港控制閘口

出港控制閘口處進行最后一次查驗。可通過掃描攝像頭識別集卡車牌或者RFID讀卡器識別集卡電子標簽，確認是否允許司機離開碼頭。

2.9 互通通道閘口

2.9.1集卡通道閘口

集卡通道閘口設計為具有有限功能的簡易道口。集卡到達進入車道，擋桿在車后落下。集卡按次序依次經過，在入口處，OCR龍門拍照采集箱號。而集卡本身則通過RFID和光學車牌進行識別。

此車道閘口配置1臺與集卡高度匹配的一體機以完成進出閘手續。司機完成手續后，擋桿自動打開放行。然后下一個集卡進入車道。

2.9.2小車通道閘口

兩條小車通道同時作為行政車道和超限車道使用。此車道閘口通過車牌相機監測通過的車輛，并自動打開擋桿。這些車道閘口還配備了對講機，以便和管理員進行遠程溝通。

3 結論

1)多級智能化閘口的設計，如進出港OCR閘、進出港信息匹配閘口以及進出港控制閘口，可有效提升不同閘口間的銜接作業效率，解決普通人工閘口進出效率低下的問題。

2)閘口設備選型模塊化，可提升設計、安裝及運營維護的效率。為智能閘口去中心化發展打好基礎，各個閘口系統之間互聯，以提升管理運行效率。

3)通過對欽州7#和8#泊位智能閘口方案的分析，進一步說明自動化集裝箱碼頭智能閘口的設計必須考慮的因素，為其他類似工程提供參考。