商春雷 王鑫

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，港口集裝箱吞吐量增速加快，智能化港口成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，我國主要大型港口企業(yè)正加緊開展智能化港口系統(tǒng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃和建設(shè)工作。在傳統(tǒng)港口作業(yè)模式下，集裝箱場站是進(jìn)出口集裝箱的統(tǒng)一集合地，集裝箱的進(jìn)出和放行均通過插閘控制，不僅易導(dǎo)致集卡擁堵，而且人工錄入的錯(cuò)誤常常加重系統(tǒng)重復(fù)處理負(fù)擔(dān)，從而降低場站服務(wù)水平。鑒于此，有必要尋求港口集裝箱場站智能閘口解決方案。港口集裝箱場站智能閘口主要包括圖像采集、圖像處理識別、業(yè)務(wù)處理、放行等4個(gè)業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)。人工閘口的業(yè)務(wù)處理過程煩瑣，過車效率低下且出錯(cuò)率較高；相較之下，智能閘口無須人工參與，不僅有利于節(jié)省港口人工成本，而且有助于消除安全隱患，提高港口生產(chǎn)作業(yè)效率。

1 港口集裝箱場站智能閘口設(shè)計(jì)目標(biāo)

港口集裝箱場站智能閘口的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)集卡在場站提箱出閘過程中的無人化和智能化。集卡背箱分為空車、背單箱和背雙箱等情況：在集卡為空車的情況下，箱號識別系統(tǒng)傳回空數(shù)據(jù)，閘口抬桿系統(tǒng)直接抬桿；在集卡背單箱和背雙箱的情況下，箱號識別系統(tǒng)識別車牌號、箱號后一并發(fā)送至遠(yuǎn)程人機(jī)交互系統(tǒng)進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，然后打印相應(yīng)單據(jù)并發(fā)送抬桿放行指令到工控機(jī)閘口管理系統(tǒng)，閘口管理系統(tǒng)控制抬桿系統(tǒng)抬桿。

集裝箱場站智能閘口業(yè)務(wù)流程如圖1所示。當(dāng)集卡通過閘口時(shí)，系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至一體機(jī)，觸發(fā)一體機(jī)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)接收和業(yè)務(wù)處理，業(yè)務(wù)處理完成后自動清空數(shù)據(jù)；如果系統(tǒng)采集的信息錯(cuò)誤，集卡司機(jī)可以通過一體機(jī)修改相應(yīng)箱號，然后再進(jìn)行業(yè)務(wù)校驗(yàn)，直到業(yè)務(wù)處理成功后打印單據(jù)出場。一體機(jī)界面只允許集卡司機(jī)修改相應(yīng)箱號，以防止司機(jī)操作失誤導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)閉，從而影響后續(xù)出場任務(wù)；同時(shí)，界面要求簡單易懂，并顯示錯(cuò)誤提示框，以便提醒司機(jī)修改錯(cuò)誤信息。

2 港口集裝箱場站智能閘口解決方案

港口集裝箱場站智能閘口系統(tǒng)集成圖像采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)，其中：圖像采集系統(tǒng)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)部署在工控機(jī)上；人機(jī)交互系統(tǒng)部署在一體機(jī)上，負(fù)責(zé)接收工控機(jī)發(fā)送的車牌號和箱號。

2.1 圖像采集系統(tǒng)

圖像采集系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集箱號和車牌號，包括箱號識別系統(tǒng)、電子車牌識別系統(tǒng)、地磅采集系統(tǒng)、自動放行系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)，其中，電子車牌識別系統(tǒng)能夠識別符合我國機(jī)動車號牌相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的民用車號牌和港區(qū)集卡車號牌。硬件設(shè)備包括230萬像素的高清攝像頭和紅外線感應(yīng)器等，其中，紅外線感應(yīng)器的檢測距離一般為10 m。集卡在過閘時(shí)通過紅外線感應(yīng)器觸發(fā)高清攝像頭拍攝箱號圖像。如圖2所示，在集卡背雙箱的情況下，攝像頭拍攝前箱前、左、右和后箱后、左、右的圖像，然后將圖像發(fā)送至工控機(jī)進(jìn)行箱號識別。

閘口圖像采集系統(tǒng)工作步驟如下。

（1）建立列隊(duì) 如圖3所示，圖像采集系統(tǒng)拍攝的多幅圖像不能同時(shí)傳送到工控機(jī)，先拍攝的圖像先傳入識別器，后拍攝的圖像則需要排隊(duì)等候，識別隊(duì)列采用串行工作方式。

（2）單圖像識別 單圖像傳送至識別器后，經(jīng)解碼、處理、分割、字符識別、結(jié)果組裝等環(huán)節(jié)，輸出可以識別的箱號，輸出結(jié)果包含色彩、排列、位置等中間信息，為后續(xù)多結(jié)果校驗(yàn)作準(zhǔn)備（見圖4）。

（3）多結(jié)果校驗(yàn) 在刮擦、污漬等造成箱號的某些字符模糊或損壞的情況下，需要采用多結(jié)果冗余校驗(yàn)技術(shù)對多個(gè)識別結(jié)果進(jìn)行檢查和修正，并以最后生成的校驗(yàn)結(jié)果作為箱號識別結(jié)果。

2.2 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)交互：識別器識別前端采集到的圖像，然后將之發(fā)送到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，由其將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成報(bào)文形式后，通過網(wǎng)絡(luò)傳送至一體機(jī)進(jìn)行后續(xù)處理。報(bào)文發(fā)送應(yīng)用Socket通信技術(shù)，Socket是描述IP地址和端口的通信鏈句柄，應(yīng)用程序可以通過Socket向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出請求或應(yīng)答網(wǎng)絡(luò)請求。Socket通信模型如圖5所示。

2.3 人機(jī)交互系統(tǒng)

人機(jī)交互系統(tǒng)是智能閘口解決方案中的核心系統(tǒng)，其工作流程如下：首先，接收數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)發(fā)送的報(bào)文，內(nèi)容包括報(bào)文標(biāo)識、車牌號、前箱號、后箱號等；然后，在系統(tǒng)后臺進(jìn)行業(yè)務(wù)處理和業(yè)務(wù)校驗(yàn)，校驗(yàn)內(nèi)容包括進(jìn)出場類型、場內(nèi)箱號、集卡背箱箱號等；最后，一體機(jī)顯示提示信息，如果箱號和車牌號校驗(yàn)無誤，則打印業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并向工控機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)發(fā)送抬桿報(bào)文。

當(dāng)閘口無集卡通過時(shí)，一體機(jī)界面處于鎖定狀態(tài)，司機(jī)只能修改箱號，無法修改車牌號，且車牌號只能通過工控機(jī)發(fā)送，以確保系統(tǒng)安全性。一體機(jī)操作界面及作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境如圖6所示。一體機(jī)收到信息后，顯示系統(tǒng)狀態(tài)，包括打印機(jī)狀態(tài)、箱號和業(yè)務(wù)狀態(tài)等；若箱號錯(cuò)誤，則提示司機(jī)修改箱號，箱號無誤后方可打印單據(jù)。管理員設(shè)置操作權(quán)限，退出系統(tǒng)界面時(shí)需要輸入密碼。數(shù)據(jù)處理完成后，系統(tǒng)自動清除車牌號和箱號信息，防止司機(jī)重復(fù)打印單據(jù)；此外，系統(tǒng)具有單據(jù)補(bǔ)打功能，業(yè)務(wù)處理成功后重新確認(rèn)校驗(yàn)即可補(bǔ)打單據(jù)。

3 結(jié)束語

港口集裝箱場站智能閘口是基于通信和圖像識別等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，其自動化程度較高，基本能夠?qū)崿F(xiàn)解放人工的目的；然而，從實(shí)際應(yīng)用效果來看，智能閘口的箱號識別率無法達(dá)到100%（一般在95%以上），且相較于自動化出場來講，自動化進(jìn)場面臨一定技術(shù)難題，不確定因素較多。因此，實(shí)現(xiàn)進(jìn)出場完全自動化是未來港口集裝箱場站智能閘口研究方向。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2018-07-31）