港口集装箱场站智能闸口解决方案

商春雷 王鑫

随着我国经济的发展，港口集装箱吞吐量增速加快，智能化港口成为业内关注的焦点。目前，我国主要大型港口企业正加紧开展智能化港口系统设计、规划和建设工作。在传统港口作业模式下，集装箱场站是进出口集装箱的统一集合地，集装箱的进出和放行均通过插闸控制，不仅易导致集卡拥堵，而且人工录入的错误常常加重系统重复处理负担，从而降低场站服务水平。鉴于此，有必要寻求港口集装箱场站智能闸口解决方案。港口集装箱场站智能闸口主要包括图像采集、图像处理识别、业务处理、放行等4个业务环节。人工闸口的业务处理过程烦琐，过车效率低下且出错率较高；相较之下，智能闸口无须人工参与，不仅有利于节省港口人工成本，而且有助于消除安全隐患，提高港口生产作业效率。

1 港口集装箱场站智能闸口设计目标

港口集装箱场站智能闸口的设计目标是实现集卡在场站提箱出闸过程中的无人化和智能化。集卡背箱分为空车、背单箱和背双箱等情况：在集卡为空车的情况下，箱号识别系统传回空数据，闸口抬杆系统直接抬杆；在集卡背单箱和背双箱的情况下，箱号识别系统识别车牌号、箱號后一并发送至远程人机交互系统进行业务处理，然后打印相应单据并发送抬杆放行指令到工控机闸口管理系统，闸口管理系统控制抬杆系统抬杆。

集装箱场站智能闸口业务流程如图1所示。当集卡通过闸口时，系统将采集到的数据发送至一体机，触发一体机程序进行数据接收和业务处理，业务处理完成后自动清空数据；如果系统采集的信息错误，集卡司机可以通过一体机修改相应箱号，然后再进行业务校验，直到业务处理成功后打印单据出场。一体机界面只允许集卡司机修改相应箱号，以防止司机操作失误导致系统关闭，从而影响后续出场任务；同时，界面要求简单易懂，并显示错误提示框，以便提醒司机修改错误信息。

2 港口集装箱场站智能闸口解决方案

港口集装箱场站智能闸口系统集成图像采集系统、数据转发系统和人机交互系统，其中：图像采集系统和数据转发系统部署在工控机上；人机交互系统部署在一体机上，负责接收工控机发送的车牌号和箱号。

2.1 图像采集系统

图像采集系统主要负责采集箱号和车牌号，包括箱号识别系统、电子车牌识别系统、地磅采集系统、自动放行系统、可视对讲系统等多个子系统，其中，电子车牌识别系统能够识别符合我国机动车号牌相关标准的民用车号牌和港区集卡车号牌。硬件设备包括230万像素的高清摄像头和红外线感应器等，其中，红外线感应器的检测距离一般为10 m。集卡在过闸时通过红外线感应器触发高清摄像头拍摄箱号图像。如图2所示，在集卡背双箱的情况下，摄像头拍摄前箱前、左、右和后箱后、左、右的图像，然后将图像发送至工控机进行箱号识别。

闸口图像采集系统工作步骤如下。

（1）建立列队 如图3所示，图像采集系统拍摄的多幅图像不能同时传送到工控机，先拍摄的图像先传入识别器，后拍摄的图像则需要排队等候，识别队列采用串行工作方式。

（2）单图像识别 单图像传送至识别器后，经解码、处理、分割、字符识别、结果组装等环节，输出可以识别的箱号，输出结果包含色彩、排列、位置等中间信息，为后续多结果校验作准备（见图4）。

（3）多结果校验 在刮擦、污渍等造成箱号的某些字符模糊或损坏的情况下，需要采用多结果冗余校验技术对多个识别结果进行检查和修正，并以最后生成的校验结果作为箱号识别结果。

2.2 数据转发系统

数据转发系统负责数据交互：识别器识别前端采集到的图像，然后将之发送到数据转发系统，由其将数据转化成报文形式后，通过网络传送至一体机进行后续处理。报文发送应用Socket通信技术，Socket是描述IP地址和端口的通信链句柄，应用程序可以通过Socket向网络发出请求或应答网络请求。Socket通信模型如图5所示。

2.3 人机交互系统

人机交互系统是智能闸口解决方案中的核心系统，其工作流程如下：首先，接收数据转发系统发送的报文，内容包括报文标识、车牌号、前箱号、后箱号等；然后，在系统后台进行业务处理和业务校验，校验内容包括进出场类型、场内箱号、集卡背箱箱号等；最后，一体机显示提示信息，如果箱号和车牌号校验无误，则打印业务数据，并向工控机的数据转发系统发送抬杆报文。

当闸口无集卡通过时，一体机界面处于锁定状态，司机只能修改箱号，无法修改车牌号，且车牌号只能通过工控机发送，以确保系统安全性。一体机操作界面及作业现场环境如图6所示。一体机收到信息后，显示系统状态，包括打印机状态、箱号和业务状态等；若箱号错误，则提示司机修改箱号，箱号无误后方可打印单据。管理员设置操作权限，退出系统界面时需要输入密码。数据处理完成后，系统自动清除车牌号和箱号信息，防止司机重复打印单据；此外，系统具有单据补打功能，业务处理成功后重新确认校验即可补打单据。

3 结束语

港口集装箱场站智能闸口是基于通信和图像识别等现代科学技术的产物，其自动化程度较高，基本能够实现解放人工的目的；然而，从实际应用效果来看，智能闸口的箱号识别率无法达到100%（一般在95%以上），且相较于自动化出场来讲，自动化进场面临一定技术难题，不确定因素较多。因此，实现进出场完全自动化是未来港口集装箱场站智能闸口研究方向。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2018-07-31）