浅谈喀麦隆港口项目集装箱号码自动识别与破损检测系统的集成应用

牛晓东　余良斌

摘要：喀麦隆港口项目集装箱码头智能大门信息系统主要由集装箱号码自动识别系统、集装箱破损检测系统、电子车牌识别系统（RFID技术）、地磅称重系统、人机交互等系统组成。文章对喀麦隆港口项目集装箱智能大门业务中集装箱号码自动识别与破损检测系统的集成应用进行了探讨。

关键词：港口项目；智能大门信息系统；集装箱破损检测系统；电子车牌识别系统 文献标识码：A

中图分类号：U656 文章编号：1009-2374（2016）22-0050-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.025

1 集装箱号码自动识别系统简介及工作原理

集装箱车辆通过智能大门时无需停车，集装箱号码自动识别系统通过红外对射传感器自动检测集装箱位置、高清摄像机进行图像采集，系统自动识别GB/T 1836-1997标准的集装箱号码，通过识别集装箱前、后、左、右集装箱各面上的集装箱号码、ISO箱型代码，系统可以自动识别并分辨出集装箱种类单个20英尺、40/45/48英尺、2个20英尺集装箱、标准箱、冷藏箱、超高箱、超长箱、框架箱等，全天候箱号识别率98%以上，识别时间≤2s，ISO代码识别率98%以上，识别时间≤2s；对于识别错误的集装箱通过校验码的校验算法给出识别错误的提醒，通知工作人员进行人工处理，从而极大地提升了闸口的通行效率。

集装箱号码自动识别系统组成包括工作站1台、集装箱号码自动识别系统软件1套、网络交换机1台、高清摄像机4部、LED补光灯4部、PLC1套、红外对射传感器4套，如图1所示，红外触发器连接PLC输入端，PLC通过串口和工作站进行连接，高清摄像机通过网络交换机和工作站连接。

集装箱车辆通过闸口时由于集装箱遮挡红外对射传感器状态发生变化，集装箱号码自动识别系统软件通过检测PLC数据变化，确定图像抓拍时机由高清摄像机进行图像抓拍，系统在抓拍的图像中通过识别算法识别出集装箱号码、ISO箱型代码。

2 集装箱破损检测系统简介及工作原理

集装箱车辆通过智能大门时无需停车，集装箱号码自动识别系统通过红外对射传感器自动检测集装箱位置、高清摄像机进行图像采集，图像包括了集装箱前、后、左、右、顶部5个面的图像，然后工作人员由集装箱号码自动识别系统客户端定义集装箱破损类型、人工根据采集的图像进行集装箱验残操作，系统的主要作用：工作人员在宽敞明亮的监控中心通过查看采集的集装箱图像进行验残作业替代了工作人员在闸口通过检查桥或者检查梯进行人工集装箱验残的作业方式，把工作人员从川流不息的闸口解放出来，避免了车辆尾气污染，同时也消灭了安全隐患。

集装箱破损检测系统组成包括工作站1台、集装箱破损检测系统系统软件（包括采集端和客户端）1套、网络交换机1台、高清摄像机4部、LED补光灯4部、PLC1套、红外对射传感器6套，如图2所示，红外触发器连接PLC输入端，PLC通过串口和工作站进行连接，高清摄像机通过网络交换机和工作站连接。

集装箱车辆通过闸口时由于集装箱遮挡红外对射传感器状态发生变化，集装箱破损检测系统采集端软件通过检测PLC数据变化，确定图像抓拍时机由高清摄像机进行图像抓拍，工作人员通过破损检测系统客户端查看采集的集装箱图像进行验残作业。

3 现状分析及存在问题

3.1 现状分析

目前在智能大门系统中集装箱号码自动识别系统和破损检测系统作为独立的系统运行，通过数据接口由闸口系统和其他系统采集的数据进行整合。

3.2 存在问题

（1）集装箱号码自动识别系统和集装箱破损检测系统硬件存在重复和浪费；（2）客户无法通过集装箱号码直接查询破损检测记录需要由闸口系统建立两者的关联性；（3）安装部署比较麻烦。

4 改进计划

针对现状进行经过分析，在喀麦隆智能大门系统中实施集装箱号码自动识别与破损检测系统的集成，目标：（1）集成后的系统1套系统实现箱号码自动识别与破损检测系统的功能；（2）最大限度地进行设备共用；（3）数据进行整合，一条记录包括集装箱号码识别结果和集装箱破损检测结果。

需要解决的主要问题：（1）结合集装号码自动识别和破损检测系统车辆图像抓拍流程，进行流程的整合重构；（2）集装箱号码自动识别系统算法调整。

结合集装箱号码自动识别和破损检测系统图像抓拍流程及安装部署方式进行系统整合及流程优化，通过流程调整满足集装箱号码自动识别及破损检测两个系统的需要。

4.1 调整后的系统组成

工作站1台、集装箱号码自动识别+破损检测系统系统软件1套、网络交换机1台、高清摄像机6部、LED补光灯6部、PLC1套、红外对射传感器6套，如图3所示：

4.2 调整后设备安装方式

调整后设备安装方式如图4所示。

4.3 调整后流程说明

对于40/45/48英尺、2个20英尺集装箱，图像抓拍分4个步骤完成，其中用于箱号识别图像6张，用于集装箱破损检测图像8张。

对于20英尺集装箱，图像抓拍分3个步骤完成，其中用于箱号识别图像4张，用于集装箱破损检测图像6张。

5 集装箱号码自动识别系统算法调整

采用新的车辆图像抓拍流程后，集装箱前、后图像由共用的高清摄像机进行抓拍，由于集装箱破损检测图像需要覆盖整个集装面，箱号识别在图像主要覆盖集装箱号码区域，为了加快集装箱号码识别的速度和准确性，对集装箱号码自动识别系统算法进行调整，可以设定图像的识别区域，当识别区域内没有集装箱号码时再进行全图识别，通过测试单张图片识别速度比起全图识别提升100%，以200万像素图片为例识别时间由平均500毫秒左右提升到200毫秒左右。

6 结语

在喀麦隆智能大门业务中通过集装箱号码自动识别与破损检测系统的集成应用，主要成果体现在以下方面：（1）优化了智能大门业务中集装箱号码自动识别系统和集装箱破损检测系统的业务运行流程，对于其他类似智能大门业务中集装箱号码自动与破损检测的业务流程具有明确的参考意义；（2）简化了系统从硬件构成、安装部署，通过流程的优化节省硬件的同时使得系统的安装部署更加简单快捷；（3）相比集装箱号码自动识别系统与破损检测系统作为智能大门的子系统独立运行，两者的集成使得系统数据的关联性进一步加强，可以使用车道、时间、箱号识别结果等作为检索条件对集装箱破损检测记录继续查询检索；（4）推动集装箱号码自动识别系统算法的调整和创新，通过算法调整高清图像的箱号识别在识别速度上显著提升。

作者简介：牛晓东（1972-），男，中国港湾工程有限责任公司机电装备分公司工程师，研究方向：港口、道路机电工程管理；余良斌（1984-），男，供职于中国港湾工程有限责任公司机电装备分公司，研究方向：港口、道路机电工程管理。

（责任编辑：蒋建华）