自动化集装箱码头智能闸口控制系统应用

杨 潇，鞠 进，曾德君

(1.中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东 广州 510290；2.北部湾港钦州码头有限公司，广西 钦州 535008)

作为自动化集装箱码头物流运输重要的一环，闸口的智能化程度直接影响着整个港区的运行效率。传统人工闸口受制于软硬件因素，业务处理过程繁琐、通过效率较低，易造成外集卡在进出港闸口处堵塞。相较之下，智能闸口无需人工参与，钦州大榄坪7#和8#泊位自动化集装箱码头闸口采用进出港3道闸及1个一段式互拖闸口，经过合理规划配置，采用智能化无人值守，主要包括车辆信息采集、图像处理识别、业务处理、放行等业务环节[1]。本文针对传统人工闸口过车效率低下的问题，以钦州大榄坪7#和8#泊位闸口为切入点，从闸口布置及设备实施两个方面，采用对比论证的方法，得出自动化集装箱码头闸口设计中智能化系统应用的方案。

1 自动化集装箱码头智能闸口系统特点

自动化集装箱港口智能闸口系统是通过软件与硬件系统结合的工作方式，改变传统的作业模式，实现业务管理数字化、基础设备数字化、服务体系数字化[2]。硬件系统主要由箱号识别系统、箱体验残系统、数据采集控制系统组成[3]；软件系统主要分为缓冲区程序以及智能闸口程序[4]，见表1。

表1 自动化集装箱码头智能闸口控制系统

2 钦州大榄坪7#和8#泊位闸口设备布置及智能化系统应用

2.1 平面布置

自动化集装箱码头的闸口设计在国内外多采用多级闸口布置形式，不同工程的闸口在设计时须考虑口岸环境、设计吞吐量、具体工作模式的差异[5]。《自动化集装箱码头设计规范》[6]提出了进、出港闸口的布置应与港区的场地条件、工艺流程、交通组织和港外集疏运条件相适应，可采用分离布置或集中布置形式的具体要求。钦州大榄坪7#和8#泊位闸口采用了进出港3道闸及4个一段式互拖闸口，采用集装箱堆场垂直于岸线的布置形式(U 形方案)，智能闸口进出港共用缓冲区，见图1。

注：①②③分别为进港第1、2、3道闸口；④⑤⑥分别为出港第1、2、3道闸口。图1 钦州大榄坪7#和8#泊位闸口平面布置

2.2 进港光学字符识别(OCR)闸口

车辆抵达码头装载或卸载货物，先通过进港OCR龙门，见图2。此处可识别集装箱号码、国际标准化组织(ISO)代码、国际海上危险物品(IMDG)标识检测及其等级、柱状铅封、箱门方向、冷箱外挂机组、集装箱在拖车位置(前、中、后)、油罐车及开顶箱。OCR龙门相较于普通人工闸口的优势见表2。

图2 OCR龙门

表2 OCR龙门架主要特点及优势

智能闸口操作系统中，将生成1条访问信息，所有与此次访问相关的信息均形成互联并保存于数据库中。在此处司机无需停车，可直接继续驾车行至下一闸口(进港信息匹配闸口)。

2.3 进港信息匹配闸口

抵达信息匹配闸口后，通过摄像机自动识别集卡车牌和RFID读卡器读取集卡电子标签。由此可知与本台集卡相关的到访信息。

在闸口一体机处(图3)，司机通过刷身份证进行身份识别，系统判断是否有权进入码头。此时，司机信息已被采集到闸口操作系统。一体机相对于普通人工闸口的优势见表3。

图3 闸口一体机

表3 闸口一体机的主要特点及优势

识别之后，可继续入闸流程。如有需要，司机可通过操作一体机进行额外确认。在操作过程中，系统会获得卡车的质量并添加到访问信息数据中。若在进港的过程中需要帮助，还可以使用一体机上的对讲机实现呼叫帮助。

在进港信息匹配闸口完成操作流程后，主门闸挡杆打开。如顺利，可沿路前行至堆场通道闸口；如出现问题，须前行至缓冲区专用停车场，直至问题解决。之后才可继续前往堆场通道闸口。

对于通过超限集卡通道的车辆，超限集卡司机需要在进港信息匹配闸口下车，在门闸一体机处刷卡，对超限集卡信息进行处理。在完成操作并确认无误后，自动挡杆自行打开；如果有误，需要在该超限车道解决问题，司机不允许前往缓冲区。

2.4 堆场通道闸口

通过在堆场通道闸口处安装车牌扫描摄像机或RFID读卡器，可了解进场集卡信息并启用堆场准入系统。如一切顺利，挡杆将打开，随后驾车前往堆场。

超限集卡通过堆场通道闸口时，车牌相机或RFID读卡器将收集其信息，并通过门闸一体机可用来显示集卡信息。如果有问题，可通过可视对讲机求助。如果超限集卡被允许通过，则系统自动打开挡杆。

2.5 缓冲区

缓冲区提供自助服务一体机更改预订细节和解决问题。缓冲区自助服务一体机与闸口一体机具有相同的功能，它包含了触摸屏、读卡器和票务打印机模块。完成后可以进入堆场通道闸口。

2.6 出港OCR闸口

集卡在堆场完成相关手续后将继续前行至出港OCR闸口。在这里，系统对集卡再次扫描识别并保存集装箱号码、ISO编码、IMDG标识检测及其等级、柱状铅封、箱门方向、冷箱外挂机组、集装箱在拖车位置(前、中、后)、油罐车及开顶箱。

2.7 出港信息匹配闸口

在出港信息匹配闸口处，由扫描摄像机识别集卡车牌或者RFID读卡器识别集卡电子标签。与进港信息匹配闸口一样，取决于码头的操作要求，还可以要求司机进行额外的确认。这里使用与进港信息匹配闸口相同的一体机。

与进港OCR闸口一样，系统会在操作过程中获得集卡的质量并把数据添加到访问信息中。当到达出港信息匹配闸口并完成了业务流程，挡杆将打开。如顺利，可沿路一直前行至码头出港控制闸口；如出现问题，系统指示前往缓冲区专用停车场。

在出港信息匹配闸口，超限集卡司机的操作与进港信息匹配闸口相同。

2.8 出港控制闸口

出港控制闸口处进行最后一次查验。可通过扫描摄像头识别集卡车牌或者RFID读卡器识别集卡电子标签，确认是否允许司机离开码头。

2.9 互通通道闸口

2.9.1集卡通道闸口

集卡通道闸口设计为具有有限功能的简易道口。集卡到达进入车道，挡杆在车后落下。集卡按次序依次经过，在入口处，OCR龙门拍照采集箱号。而集卡本身则通过RFID和光学车牌进行识别。

此车道闸口配置1台与集卡高度匹配的一体机以完成进出闸手续。司机完成手续后，挡杆自动打开放行。然后下一个集卡进入车道。

2.9.2小车通道闸口

两条小车通道同时作为行政车道和超限车道使用。此车道闸口通过车牌相机监测通过的车辆，并自动打开挡杆。这些车道闸口还配备了对讲机，以便和管理员进行远程沟通。

3 结论

1)多级智能化闸口的设计，如进出港OCR闸、进出港信息匹配闸口以及进出港控制闸口，可有效提升不同闸口间的衔接作业效率，解决普通人工闸口进出效率低下的问题。

2)闸口设备选型模块化，可提升设计、安装及运营维护的效率。为智能闸口去中心化发展打好基础，各个闸口系统之间互联，以提升管理运行效率。

3)通过对钦州7#和8#泊位智能闸口方案的分析，进一步说明自动化集装箱码头智能闸口的设计必须考虑的因素，为其他类似工程提供参考。