OCR技术在港口机械中的应用与发展

张辉 顾思义

摘 要：OCR系统在集装箱货运码头桥吊中的应用已经在世界范围内普及开来，OCR技术能够改善集装箱货运码头的工作环境、提升工作效率、降低工作风险。同时识别准确度、识别效率等方面还需技术的进一步发展来提升。

关键词：OCR技术；集装箱货运码头；桥吊；效率

1.OCR技术概况

OCR技术（Optical Character Recognition），即光学特性识别技术，通过检测目标图像数据中亮、暗的光学特性，采集数据，并通过数据数据比对完成识别信息的技术。随着计算机技术的发展，数据采集、数据分析方式的实现方式已经呈现出多元化和高效化，OCR技术也有了长足的发展，在高速交通、机场、海关等领域已经广泛应用，在工业生产中也有着广泛的应用，其中集装箱货运码头因为OCR技术的引入，极大的减少了工作人员的繁琐且易出错的集装箱信息识别管理的工作量，已经在国内外码头普遍应用。OCR技术的应用也是在港口自动化实现中的重要的一个环节。本文主要探讨的内容是OCR系统在国内外集装箱码头应用的对比、实现方式，以及OCR系統在桥吊系统的中的应用发展展望。

2.OCR技术在码头应用的国内外现状

目前OCR技术在国内集装箱货运码头或者集装箱堆场中普遍应用，在集装箱堆场管理、集装箱进出码头闸机的过程中，通过OCR系统实现对集卡车牌、所载集装箱编码的数据采集和分析，系统自动完成集装箱位的分配和管理，实现集装箱数据信息高效的管理，大大的降低人力资源成本。

而相较于国内OCR技术仅仅用于集装箱堆场的管理系统，国外货运集装箱码头在OCR技术与桥吊相结合，实现集装箱在装卸船过程实时数据采集管理，完全替代理货员的工作，已经是相当成熟的技术。目前国外已经有大量集装箱码头数以百计的桥吊配备了OCR系统来参与集装箱的数据管理，而国内码头在此方面的应用还处于刚起步阶段，基于OCR系统能够大幅度的提升桥吊的装卸效率，因此桥吊OCR技术在国内的集装箱货运码头有着很大的发展前景和市场。

3.OCR识别系统的实现方案

现在国际货运码头上相对成熟的桥吊OCR系统包括：固定式数据采集方案、相对目标静止式采集方案、已经混合式数据采集方案。

1）.固定式采集方案即将数据采集扫描仪安装在集装箱经过轨迹的结构上，OCR系统通过读取桥吊PLC数据，并与扫描仪传感器相互配合，当带箱吊具位置经过扫描仪时，进行数据采集，并通过系统分析，完成OCR的识别功能。此方案的优点在于安装方便，且扫描仪安装方式相对稳定，不易产生损坏也便于维修，但是缺点也非常明显，即在吊具快速运行的过程中，以相对较高的速度经过扫描仪，采集数据的精确性不高，存在一定错误率。

2）.相对静止式采集方案即扫描仪通过预安装的轨道实现运动，通过读取PLC吊具数据，跟随吊具运动，实现相对于吊具静止的状态进行图片信息的采集。此方案的优点在于能够高效且准确的采集到数据，能够很好的提升数据采集的精准度。但是由于使用轨道来实现扫描仪的快速跟随功能，安装更加复杂，设备的抗震要求更高，使用成本也相对高。

3）.混合式数据采集方案，即上述两种方案相结合，采取以相对静止式数据采集方式为主，并在放箱位置附近辅以固定式数据采集扫描仪，实现两种方案的相互补充协调，将采集到的数据进行综合处理分析，提高数据采集的精确度和采集效率。以最高效的方式实现数据的采集工作。这也是目前比较普遍的OCR方案。

4.OCR识别系统的工作流程

发展到现阶段，OCR识别系统已经能够胜任大多数理货员的工作，包括：箱号代码、有无危险品标签以及箱门朝向等能容。桥吊OCR系统的顺利运行，已经能够实现理货员远程办公。

OCR系统的工作流程：通过TOS（码头管理系统）发送卸船指令，桥吊PLC通过远程通讯接收到卸船指令之后进行卸船工作，OCR系统通过通讯读取桥吊PLC的工作动态进入准备状态，通过判断吊具位置以及吊具开闭锁状态，OCR系统在带箱子吊具进入可读取范围时开始采集数据信息，当读取成功之后进入数据分析阶段，倘若数据读取不完整，系统会将此次卸箱采集到的数据发送到远控办公室理货员，通过图片信息进行人工识别，完成集装箱数据的采集，此时将有效数据传输到TOS系统，TOS系统根据集装箱数据进行进一步的集装箱管理，分配堆场位置，并发送指令给桥吊将集装箱卸载到相应的卡车或者跨运车上，完成一个卸船流程。详细流程见图2

5.OCR系统现阶段的优势、发转与展望

OCR系统在现阶段的普遍应用，已经表明它在调高效率、较低风险方面已经得到了国际各货运码头的认可。稳定的OCR系统不会受到码头恶劣天气的影响，且不会出现人员操作上出现的失误，效率方面能够保证。同时理货员能够进行远程办公室办公，提高了工作人员的舒适程度和安全度。极大程度的缩减了码头的用人成本。但同时能够提供成熟OCR技术的厂家少，存在垄断市场趋势，导致引进此系统的成本高，这也是国内码头在桥吊中很少使用此系统的一个主要原因。

OCR系统在未来发展方面，还有很大的空间。在识别内容方面还可涵盖集装箱是否破损、有误特殊标签、铅封号的识别等。在识别技术方面，目前主要是采用图像信息的采集和识别，未来在提高识别精准度和识别速度方面，可以采用更加精确的数据采集仪器，通过图像采集、3D结构扫描采集等多钟数据采集方式相结合，获取更全面的信息，做到更全面更精确的数据采集，最终可以完全取代人工的辅助。这也是未来集装箱货运码头走向全自动化、无人化的一个必不可少的重要环节。

参考文献：

[1] 宋海涛，张连刚，窦亮，吕向东 利用桥吊OCR系统优化集装箱码头作业流程A，中国水运，2015.

[2] 王文华 浅谈OCR技术的发展和应用 福建电脑，2012

[3] 黄良丰，张冉 基于人工智能的集装箱码头智能理货系统[J] 港口科技 2018

[4] 赵峰；李新照；；新型集装箱码头智能理货系统设计[J]；集装箱化；2018

（作者单位：上海振华重工集团（股份）有限公司）