淺談喀麥隆港口項(xiàng)目集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別與破損檢測(cè)系統(tǒng)的集成應(yīng)用

牛曉東　余良斌

摘要：喀麥隆港口項(xiàng)目集裝箱碼頭智能大門(mén)信息系統(tǒng)主要由集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、集裝箱破損檢測(cè)系統(tǒng)、電子車牌識(shí)別系統(tǒng)（RFID技術(shù)）、地磅稱重系統(tǒng)、人機(jī)交互等系統(tǒng)組成。文章對(duì)喀麥隆港口項(xiàng)目集裝箱智能大門(mén)業(yè)務(wù)中集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別與破損檢測(cè)系統(tǒng)的集成應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：港口項(xiàng)目；智能大門(mén)信息系統(tǒng)；集裝箱破損檢測(cè)系統(tǒng)；電子車牌識(shí)別系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U656 文章編號(hào)：1009-2374（2016）22-0050-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.22.025

1 集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)簡(jiǎn)介及工作原理

集裝箱車輛通過(guò)智能大門(mén)時(shí)無(wú)需停車，集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)紅外對(duì)射傳感器自動(dòng)檢測(cè)集裝箱位置、高清攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別GB/T 1836-1997標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱號(hào)碼，通過(guò)識(shí)別集裝箱前、后、左、右集裝箱各面上的集裝箱號(hào)碼、ISO箱型代碼，系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別并分辨出集裝箱種類單個(gè)20英尺、40/45/48英尺、2個(gè)20英尺集裝箱、標(biāo)準(zhǔn)箱、冷藏箱、超高箱、超長(zhǎng)箱、框架箱等，全天候箱號(hào)識(shí)別率98%以上，識(shí)別時(shí)間≤2s，ISO代碼識(shí)別率98%以上，識(shí)別時(shí)間≤2s；對(duì)于識(shí)別錯(cuò)誤的集裝箱通過(guò)校驗(yàn)碼的校驗(yàn)算法給出識(shí)別錯(cuò)誤的提醒，通知工作人員進(jìn)行人工處理，從而極大地提升了閘口的通行效率。

集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)組成包括工作站1臺(tái)、集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)軟件1套、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1臺(tái)、高清攝像機(jī)4部、LED補(bǔ)光燈4部、PLC1套、紅外對(duì)射傳感器4套，如圖1所示，紅外觸發(fā)器連接PLC輸入端，PLC通過(guò)串口和工作站進(jìn)行連接，高清攝像機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和工作站連接。

集裝箱車輛通過(guò)閘口時(shí)由于集裝箱遮擋紅外對(duì)射傳感器狀態(tài)發(fā)生變化，集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)軟件通過(guò)檢測(cè)PLC數(shù)據(jù)變化，確定圖像抓拍時(shí)機(jī)由高清攝像機(jī)進(jìn)行圖像抓拍，系統(tǒng)在抓拍的圖像中通過(guò)識(shí)別算法識(shí)別出集裝箱號(hào)碼、ISO箱型代碼。

2 集裝箱破損檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介及工作原理

集裝箱車輛通過(guò)智能大門(mén)時(shí)無(wú)需停車，集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)通過(guò)紅外對(duì)射傳感器自動(dòng)檢測(cè)集裝箱位置、高清攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，圖像包括了集裝箱前、后、左、右、頂部5個(gè)面的圖像，然后工作人員由集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)客戶端定義集裝箱破損類型、人工根據(jù)采集的圖像進(jìn)行集裝箱驗(yàn)殘操作，系統(tǒng)的主要作用：工作人員在寬敞明亮的監(jiān)控中心通過(guò)查看采集的集裝箱圖像進(jìn)行驗(yàn)殘作業(yè)替代了工作人員在閘口通過(guò)檢查橋或者檢查梯進(jìn)行人工集裝箱驗(yàn)殘的作業(yè)方式，把工作人員從川流不息的閘口解放出來(lái)，避免了車輛尾氣污染，同時(shí)也消滅了安全隱患。

集裝箱破損檢測(cè)系統(tǒng)組成包括工作站1臺(tái)、集裝箱破損檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)軟件（包括采集端和客戶端）1套、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1臺(tái)、高清攝像機(jī)4部、LED補(bǔ)光燈4部、PLC1套、紅外對(duì)射傳感器6套，如圖2所示，紅外觸發(fā)器連接PLC輸入端，PLC通過(guò)串口和工作站進(jìn)行連接，高清攝像機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和工作站連接。

集裝箱車輛通過(guò)閘口時(shí)由于集裝箱遮擋紅外對(duì)射傳感器狀態(tài)發(fā)生變化，集裝箱破損檢測(cè)系統(tǒng)采集端軟件通過(guò)檢測(cè)PLC數(shù)據(jù)變化，確定圖像抓拍時(shí)機(jī)由高清攝像機(jī)進(jìn)行圖像抓拍，工作人員通過(guò)破損檢測(cè)系統(tǒng)客戶端查看采集的集裝箱圖像進(jìn)行驗(yàn)殘作業(yè)。

3 現(xiàn)狀分析及存在問(wèn)題

3.1 現(xiàn)狀分析

目前在智能大門(mén)系統(tǒng)中集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和破損檢測(cè)系統(tǒng)作為獨(dú)立的系統(tǒng)運(yùn)行，通過(guò)數(shù)據(jù)接口由閘口系統(tǒng)和其他系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。

3.2 存在問(wèn)題

（1）集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和集裝箱破損檢測(cè)系統(tǒng)硬件存在重復(fù)和浪費(fèi)；（2）客戶無(wú)法通過(guò)集裝箱號(hào)碼直接查詢破損檢測(cè)記錄需要由閘口系統(tǒng)建立兩者的關(guān)聯(lián)性；（3）安裝部署比較麻煩。

4 改進(jìn)計(jì)劃

針對(duì)現(xiàn)狀進(jìn)行經(jīng)過(guò)分析，在喀麥隆智能大門(mén)系統(tǒng)中實(shí)施集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別與破損檢測(cè)系統(tǒng)的集成，目標(biāo)：（1）集成后的系統(tǒng)1套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別與破損檢測(cè)系統(tǒng)的功能；（2）最大限度地進(jìn)行設(shè)備共用；（3）數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，一條記錄包括集裝箱號(hào)碼識(shí)別結(jié)果和集裝箱破損檢測(cè)結(jié)果。

需要解決的主要問(wèn)題：（1）結(jié)合集裝號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別和破損檢測(cè)系統(tǒng)車輛圖像抓拍流程，進(jìn)行流程的整合重構(gòu)；（2）集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)算法調(diào)整。

結(jié)合集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別和破損檢測(cè)系統(tǒng)圖像抓拍流程及安裝部署方式進(jìn)行系統(tǒng)整合及流程優(yōu)化，通過(guò)流程調(diào)整滿足集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別及破損檢測(cè)兩個(gè)系統(tǒng)的需要。

4.1 調(diào)整后的系統(tǒng)組成

工作站1臺(tái)、集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別+破損檢測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)軟件1套、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1臺(tái)、高清攝像機(jī)6部、LED補(bǔ)光燈6部、PLC1套、紅外對(duì)射傳感器6套，如圖3所示：

4.2 調(diào)整后設(shè)備安裝方式

調(diào)整后設(shè)備安裝方式如圖4所示。

4.3 調(diào)整后流程說(shuō)明

對(duì)于40/45/48英尺、2個(gè)20英尺集裝箱，圖像抓拍分4個(gè)步驟完成，其中用于箱號(hào)識(shí)別圖像6張，用于集裝箱破損檢測(cè)圖像8張。

對(duì)于20英尺集裝箱，圖像抓拍分3個(gè)步驟完成，其中用于箱號(hào)識(shí)別圖像4張，用于集裝箱破損檢測(cè)圖像6張。

5 集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)算法調(diào)整

采用新的車輛圖像抓拍流程后，集裝箱前、后圖像由共用的高清攝像機(jī)進(jìn)行抓拍，由于集裝箱破損檢測(cè)圖像需要覆蓋整個(gè)集裝面，箱號(hào)識(shí)別在圖像主要覆蓋集裝箱號(hào)碼區(qū)域，為了加快集裝箱號(hào)碼識(shí)別的速度和準(zhǔn)確性，對(duì)集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)算法進(jìn)行調(diào)整，可以設(shè)定圖像的識(shí)別區(qū)域，當(dāng)識(shí)別區(qū)域內(nèi)沒(méi)有集裝箱號(hào)碼時(shí)再進(jìn)行全圖識(shí)別，通過(guò)測(cè)試單張圖片識(shí)別速度比起全圖識(shí)別提升100%，以200萬(wàn)像素圖片為例識(shí)別時(shí)間由平均500毫秒左右提升到200毫秒左右。

6 結(jié)語(yǔ)

在喀麥隆智能大門(mén)業(yè)務(wù)中通過(guò)集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別與破損檢測(cè)系統(tǒng)的集成應(yīng)用，主要成果體現(xiàn)在以下方面：（1）優(yōu)化了智能大門(mén)業(yè)務(wù)中集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)和集裝箱破損檢測(cè)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運(yùn)行流程，對(duì)于其他類似智能大門(mén)業(yè)務(wù)中集裝箱號(hào)碼自動(dòng)與破損檢測(cè)的業(yè)務(wù)流程具有明確的參考意義；（2）簡(jiǎn)化了系統(tǒng)從硬件構(gòu)成、安裝部署，通過(guò)流程的優(yōu)化節(jié)省硬件的同時(shí)使得系統(tǒng)的安裝部署更加簡(jiǎn)單快捷；（3）相比集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)與破損檢測(cè)系統(tǒng)作為智能大門(mén)的子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，兩者的集成使得系統(tǒng)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性進(jìn)一步加強(qiáng)，可以使用車道、時(shí)間、箱號(hào)識(shí)別結(jié)果等作為檢索條件對(duì)集裝箱破損檢測(cè)記錄繼續(xù)查詢檢索；（4）推動(dòng)集裝箱號(hào)碼自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)算法的調(diào)整和創(chuàng)新，通過(guò)算法調(diào)整高清圖像的箱號(hào)識(shí)別在識(shí)別速度上顯著提升。

作者簡(jiǎn)介：牛曉東（1972-），男，中國(guó)港灣工程有限責(zé)任公司機(jī)電裝備分公司工程師，研究方向：港口、道路機(jī)電工程管理；余良斌（1984-），男，供職于中國(guó)港灣工程有限責(zé)任公司機(jī)電裝備分公司，研究方向：港口、道路機(jī)電工程管理。

（責(zé)任編輯：蔣建華）