基于移動互聯網思維的集裝箱碼頭智能無人閘口解決方案研究及應用

王炳森WANG Bing-sen；張建芳ZHANG Jian-fang；孔維維KONG Wei-wei；張強ZHANG Qiang

（山東港口科技集團青島有限公司，青島 266000）

0 引言

隨著集裝箱船舶日趨大型化，對集裝箱碼頭的岸邊作業能力、堆場處理能力及閘口通過能力的要求越來越高。衡量集裝箱碼頭閘口的直接指標為閘口通行效率，閘口通行效率直接體現了集裝箱碼頭的作業效率以及對外服務水平。閘口的合理布置直接影響了碼頭的通行能力，進而直接影響到碼頭的綜合能力以及對外服務水平。利用現代信息技術和自動化技術完成集裝箱信息核查工作，實現智能無人閘口的管理是集裝箱碼頭的必然選擇。同時，以客戶為出發點，通過技術手段提高集裝箱碼頭口岸服務環境，減輕碼頭員工工作強度，提高碼頭整體綜合效率是集裝箱碼頭港口科技發展的重中之重。

1 集裝箱碼頭閘口作業模式

集裝箱碼頭閘口是集裝箱碼頭的核心業務匯聚地，涉及OCR、無線射頻（RFID）、讀卡器、地磅等各類信息采集硬件設備，同時也涉及到集裝箱碼頭生產管理系統、空箱查驗系統、電子鉛封系統、地磅系統等近10 個系統相互作用，與海關等單位實時信息交互，保障海關數據準確及相關措施及時落地。因此，為有效提高閘口通行效率，提升集裝箱碼頭對外服務水平，合理規劃閘口模式尤為重要。

研究參考國外具有代表性的鹿特丹港Euromax 碼頭、巴塞羅那港BEST 碼頭、弗吉尼亞APMT 碼頭等集裝箱碼頭，幾乎無一例外均采用多級閘口作業模式，其中自動化集裝箱碼頭鹿特丹Euromax 碼頭閘口設計采用進港閘口為三級布置形式，出港閘口為四級閘口布置形式；美國弗吉尼亞APMT 碼頭、西班牙巴塞羅那港BEST 碼頭均設計采用進港、出港閘口均為三級閘口布置形式。以上國外自動化碼頭因水平布局模式問題，存在車量交叉、占地面積大或無查驗場地等問題。研究國內自動化集裝箱碼頭作業模式，其中以山東港口青島港自動化集裝箱碼頭為例，其碼頭進港、出港采用三級閘口布置模式，吸取國內外經驗基礎上對車輛水平運輸作業模式進行特殊規劃，充分利用土地資源，結合集疏運方式和港外道路條件，減輕港外道路的交通壓力，提高港內作業效率。綜上所述，通過四階段法對碼頭車輛交通流進行了分析，為優化港區內部交通狀況提供建議無人閘口布置模式的研究，推薦采用三級閘口（即多站式閘口）作業模式，根據場地進行合理布局、設置道口數量達到閘口控制最優化目的。

1.1閘口布置模式 根據集裝箱碼頭自動化閘口特點，將閘口分為進港閘口和出港閘口。進出港閘口三級模式具體分工為：①進（出）港閘口第一道閘為信息采集閘，進行采集車輛和集裝箱信息。在每個車道的左側、右側和頂部安裝高清線陣相機等設備，保障了不同速度的集卡經過閘口時能留下高質量的圖片。信息采集閘可采用不停車式設計，主要用于采集集卡物理車牌和集裝箱前、后、左、右、上五個側面進行圖像抓拍和識別。同時，可通過無線射頻技術（RFID）識別電子車牌信息。②進（出）港閘口第二道閘為主閘，采用多車道、停車式設計，主要用于閘口業務邏輯處理，是閘口的關鍵位置。多車道主要用于對車輛進行分流，降低擁堵風險，主閘道口數量較信息采集閘應2倍及以上。集卡經過該道閘口時，需要停車刷司機身份證，將集卡司機身份證號與OCR 采集信息關聯進行業務口岸監管等邏輯校驗如圖1。③進（出）港閘口第三道閘為控制閘，是閘口的最后一道屏障。結合采集信息及數據處理結果，在該道閘進行最后驗證及數據處理如圖2。

圖1 進（出）港閘口第二道主閘信息采集流程

圖2 進（出）港閘口第三道控制閘信息采集流程

1.2閘口業務流程 集裝箱碼頭自動化智能閘口通過設備自動采集車輛、集裝箱信息通過標準協議傳輸到集裝箱TOS 系統，由集裝箱TOS 系統自動觸發數據校驗和數據處理，并將最終生成的抬桿、語音提示、LED 屏顯示等指令通過標準化的Socket、Http 等協議發送至閘口設備。

在整個集裝箱碼頭閘口進出閘業務自動處理流程過程中，影響自動化閘口通行效率的主要因素為車輛待檢（即車輛在經過集裝箱碼頭閘口時，因系統環境、數據等因素導致不能正常通過）。在集裝箱碼頭一旦出現集卡待檢，須進入閘口待檢區或在道口等待業務人員人工處理。此時，集裝箱碼頭閘口業務人員面對數據需要仔細信息核對及相關處理，同時集卡司機則進入較長時間的等待狀態。

2 基于互聯網思維的智能無人閘口業務處理模式

傳統的集裝箱碼頭閘口業務處理在出現查驗、排隊等待檢業務時，集卡司機在待檢區等待工作人員進行對應待檢業務處理。該處理方式需要集卡司機集中到待檢大廳處理，效率低，司機體驗不夠友好。

隨著移動互聯網的發展，更加快速、高效、友好體驗的需求愈加強烈。基于互聯網的思維方式，將待檢業務處理從待檢大廳移至手機APP，讓集卡司機可以“足不出車”查看、處理待檢業務。由傳統的ToB（面向閘口業務人員）業務模式改變為ToC（面向閘口集卡司機）業務模式，真正實現集裝箱碼頭服務至上的理念。

2.1待檢業務傳統處理模式 集裝箱碼頭閘口業務流程經自動化改造后，已經可以自動處理80%以上經過車輛，剩余過閘車輛將會進入待檢處理環節。傳統待檢業務處理方式為人工處理模式，需要閘口業務人員通過人為識別待檢原因，經過仔細核對后，再進行放行等處理。在人工處理模式下，過閘車輛待檢業務處理的效率難以提升，同時帶給閘口業務人員繁重的工作壓力以及集卡司機較長時間的等待。

2.2待檢業務新處理模式 為徹底解決集裝箱碼頭無人閘口一線業務人員工作壓力，去除大量繁瑣的重復性簡單工作，提高集裝箱碼頭閘口過閘效率，進一步縮短集卡在港時間，提升集卡司機在集裝箱碼頭整體服務體驗，將集裝箱碼頭閘口待檢業務處理模式為“互聯網+閘口”模式。“互聯網+閘口”模式將待檢業務線上化，即根據具體的待檢業務類型，將待檢數據處理權限開放給對應的集卡司機。集裝箱碼頭業務人員可以更加集中處理因海關、碼頭等因素導致的待檢業務。集裝箱碼頭閘口待檢新模式使得集卡經過集裝箱碼頭閘口出現待檢后，集卡司機可以通過手機等移動軟件APP 第一時間查詢集卡待檢原因，并根據待檢類型和APP 提示做出相應的處理如圖3。

圖3 集裝箱碼頭閘口待檢新模式流程

2.3智能無人閘口應用效果 將“互聯網+閘口”模式在山東港口青島港前灣港區集裝箱碼頭進行應用研究如下：經過對閘口待檢業務近半年的過閘數據進行比對研究，待檢業務中存在65%左右的數據待檢原因為光線或其他原因導致的集卡卡車牌號、集裝箱箱號識別錯誤或未識別等問題導致。該類問題有當時環境導致，非業務問題；有20%左右的數據待檢原因空箱超重驗箱等，需要集卡司機進行機檢驗箱等進一步處理。針對該類問題系統可根據需要給予適當的提示，通過智能語音播報；剩余15%左右的數據待檢業務為海關未放行或鎖箱等涉及具體業務層面原因導致。基于以上數據分析，在所有待檢數據中存在超過80%不需要業務人員直接參與，集卡司機根據相應提示或引導即可完成待檢業務處理，整體過閘效率提升約30%。

經過調研梳理，成功將山東港口青島港前灣港區閘口待檢業務中的26 類待檢業務從線下的待檢大廳和待檢自助一體機移至云端。針對26 類待檢業務，集卡司機可以通過APP 上主動進行相應的處理，無須經過業務人員介入，待檢處理效率得到翻倍提升。在集裝箱碼頭閘口待檢處理APP 上，集卡司機“消費者”在待檢區只需要通過手機“點一點”就可以代替之前的地上“跑一跑”，實現了集卡車司機對待檢業務的自主處理，進一步壓縮外集卡在港周轉時間。集裝箱碼頭發展將依托港口科技發展，不斷將科技賦能港口，支撐智慧綠色港以科技創新為支點，建設更加智能化、人性化的高水平自動化碼頭。

3 結語

考慮集裝箱碼頭自動閘口在集裝箱碼頭的地域限制等因素，以及自動閘口的獨特重要作用，如何在充分利用有限資源基礎上，使集裝箱碼頭閘口能發揮更大作用，是對智慧港口建設的考驗。為此，在充分驗證自動閘口布局基礎上，合理規劃閘口布局模式，采用多站式、不停歇的三級閘口作業模式，根據閘口實際作用優化道口數量，有效提高閘口通行效率，優化港區內部交通狀況，提升集裝箱碼頭對外服務水平。集裝箱碼頭自動化閘口設計受到口岸環境、作業模式等實際情況影響，自動化智能閘口在充分考慮實際因素的情況下，結合智能集裝箱碼頭生產管理系統（iCTMS 系統）和“互聯網+閘口”思維方式，提出了集裝箱碼頭自動化處理過程中待檢業務的處理新模式，解決了自動化集裝箱碼頭閘口待檢業務處理效率低的問題，使集裝箱碼頭自動化閘口更加高效、智能、人性化，提高集卡在港內周轉效率，減少閘口集卡等待時間，同時減輕閘口一線工人工作壓力。本文基于在集裝箱碼頭自動化閘口功能基礎上，深入探討研究了引入集卡司機“消費者”后，將集裝箱碼頭待檢業務的ToB 處理模式（集裝箱碼頭業務人員處理）變更為ToC（集卡司機處理）的處理模式。同時，將新的“互聯網+閘口”模式與山東港口青島港前灣港區自動化智能閘口進行結合，對應用過程及效果進行研究，提升整體閘口效率20%左右。基于“互聯網+閘口”的集裝箱碼頭閘口思路進一步深化了集裝箱碼頭閘口全流程自動化一站式解決方案，也為科技智慧港口建設與“互聯網+”相結合提供出了先行經驗。