基于5G 的智能機(jī)器人在海關(guān)監(jiān)管中的應(yīng)用

顧夢(mèng)婕，季佳華，吳 猷，李楠鑫，李 月

（中國(guó)電子口岸數(shù)據(jù)中心上海分中心，上海 200120）

0 引言

海關(guān)屬于國(guó)家對(duì)外進(jìn)出口貿(mào)易管理控制與通關(guān)監(jiān)督管理的重要行政管理部門(mén),關(guān)系到國(guó)家、社會(huì)以及人民的安全等方面。 因此,其工作的重要性不言而喻。但是,由于我國(guó)與世界往來(lái)貿(mào)易的不斷深入,我國(guó)的海關(guān)監(jiān)督管理工作量也隨之不斷地增長(zhǎng),各地區(qū)的海關(guān)監(jiān)管場(chǎng)所較多,并且戰(zhàn)線(xiàn)也比較長(zhǎng)。 在海關(guān)業(yè)務(wù)量日益增長(zhǎng)的背景下,海關(guān)監(jiān)管工作出現(xiàn)如下4 個(gè)方面的問(wèn)題:(1）監(jiān)管效率低下、人力成本高。 (2）作業(yè)區(qū)域危險(xiǎn)系數(shù)較大,工作人員安全風(fēng)險(xiǎn)高。 (3）認(rèn)為查驗(yàn)易出錯(cuò),精準(zhǔn)性不高。 (4）特殊時(shí)期往返人員管理控制較困難。

本研究針對(duì)上述海關(guān)監(jiān)管工作遇見(jiàn)的困難,通過(guò)依托國(guó)家最新的“人工智能發(fā)展規(guī)劃的戰(zhàn)略目標(biāo)”,響應(yīng)國(guó)家號(hào)召,提出5G 智能機(jī)器人應(yīng)用于海關(guān)監(jiān)管工作,加強(qiáng)海關(guān)對(duì)人工智能的利用,提高海關(guān)在日常生活中的工作效率、準(zhǔn)確性以及保障人員人身安全。

1 5G 的智能機(jī)器人的研究現(xiàn)狀

在近十年中,我國(guó)對(duì)巡邏機(jī)器人的研制處于飛快的發(fā)展?fàn)顟B(tài),尤其是國(guó)家出臺(tái)了眾多政策,對(duì)以機(jī)器人為代表的智能高端制造產(chǎn)業(yè)給予了極大的關(guān)注與支持。 國(guó)家促進(jìn)各大高等院校、研究院所以及公司進(jìn)行緊密合作,有效地形成了產(chǎn)學(xué)研一體化的人工智能機(jī)器人生態(tài)鏈［1］。

人工智能巡邏機(jī)器人的工作通過(guò)終端服務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行指揮控制,終端服務(wù)系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)機(jī)器人采集信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析、計(jì)算處理以及提出決策等方面控制,技術(shù)人員可以通過(guò)后臺(tái)終端服務(wù)器對(duì)這些人工智能機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)作業(yè)的操作和控制［2］。

人工智能機(jī)器人信息傳輸要求高速、安全,視頻傳輸要求高清無(wú)卡頓,才能滿(mǎn)足用戶(hù)在各種復(fù)雜的環(huán)境中使用。 現(xiàn)階段的無(wú)限通信聯(lián)絡(luò)方式主要是WiFi 與4G 網(wǎng)絡(luò)通信鏈接方式。 WiFi 通信方式需要依靠搭建在機(jī)器人工作范圍內(nèi)的各種基站。 只有各種基站之間的切換配置比較復(fù)雜,才能滿(mǎn)足巡邏機(jī)器人的無(wú)線(xiàn)通信要求,并且這種方式存在安全隱患。 而4G 網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)通信雖然不需要單獨(dú)搭建信號(hào)發(fā)射接收基站,但需要為運(yùn)營(yíng)商支付網(wǎng)絡(luò)服務(wù)費(fèi)用,尤其是在進(jìn)行高清視頻傳輸?shù)倪^(guò)程中,需要消耗的流量巨大,支付的費(fèi)用更高。 這兩種無(wú)線(xiàn)通信連接方式都存在不小安全隱患以及成本較高等問(wèn)題。 因此,本文通過(guò)提出利用5G 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),來(lái)對(duì)巡邏機(jī)器人進(jìn)行無(wú)線(xiàn)信息的連接和信息傳輸,有效地提高了信息的安全性,也有效地降低了成本［3］。

2 5G 智能機(jī)器人技術(shù)設(shè)計(jì)

2.1 5G 智能機(jī)器人的定義和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5G 人工智能機(jī)器人是一款綜合采用人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G 通信等技術(shù),集成環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策、行為控制和報(bào)警裝置,具備自主感知、自主行走、自主保護(hù)、自主識(shí)別等能力,可幫助人類(lèi)完成基礎(chǔ)性、重復(fù)性、危險(xiǎn)性的安保工作,推動(dòng)海關(guān)服務(wù)升級(jí),提升安全效果,降低服務(wù)成本的多功能綜合智能裝備。

主體系統(tǒng)主要分為應(yīng)用層、平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)層以及終端層4 個(gè)層面,這4 層的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖1 所示。

圖1 主體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 機(jī)器人硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.2.1 機(jī)器人硬件設(shè)計(jì)

終端機(jī)器人的硬件結(jié)構(gòu)組成主要有:動(dòng)力模塊、導(dǎo)航避障模塊、環(huán)境感知模塊、接入控制模塊、監(jiān)控模塊、主控模塊、電源模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊以及外設(shè)模塊9 個(gè)部分。

2.2.2 機(jī)器人總體設(shè)計(jì)

機(jī)器人上層配備了一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)和上下升降的全方位云臺(tái),裝配高清攝像機(jī)和紅外熱成像攝像機(jī)以及4個(gè)全景攝像頭,可以進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻的采集、抓拍、錄像,在后臺(tái)可觀看機(jī)器人角度的全身影像和紅外熱成像影像。

下層的底盤(pán)集成了導(dǎo)航系統(tǒng)、避障模塊和電量管理模塊,用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)導(dǎo)航、自動(dòng)巡查功能。

在后臺(tái)部署了機(jī)器人的監(jiān)控系統(tǒng)以及App,可以查看實(shí)時(shí)視頻、錄像、告警信息以及每次巡查生成的巡查報(bào)告,并且可以給機(jī)器人設(shè)定巡查或值守任務(wù)。

2.3 機(jī)器人管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

機(jī)器人管理系統(tǒng)軟件主要由監(jiān)控管理系統(tǒng)、移動(dòng)控制專(zhuān)用系統(tǒng)以及后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)3 個(gè)部分組成。

2.3.1 監(jiān)控管理系統(tǒng)

監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要作用是后臺(tái)監(jiān)控人員使用的監(jiān)管系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)控巡邏機(jī)器人傳回來(lái)的視頻、機(jī)器人狀態(tài)、告警等數(shù)據(jù),并可對(duì)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控、雙向?qū)χv、設(shè)置巡邏計(jì)劃、處理告警數(shù)據(jù)等。

2.3.2 移動(dòng)控制專(zhuān)用系統(tǒng)

移動(dòng)控制專(zhuān)用系統(tǒng)的作用是輔助機(jī)器人管理人員引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行掃描建圖,設(shè)置巡邏路線(xiàn)與巡邏點(diǎn)位動(dòng)作,并可實(shí)時(shí)查看機(jī)器人實(shí)時(shí)視頻、位置、告警數(shù)據(jù)等。

2.3.3 后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)

后臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)的作用是機(jī)器人接入網(wǎng)關(guān)。 音視頻處理模塊、環(huán)境量數(shù)據(jù)處理模塊、告警數(shù)據(jù)處理模塊、機(jī)器人狀態(tài)模塊、智能處理模塊是巡邏機(jī)器人運(yùn)行后臺(tái)服務(wù)保障,位于人機(jī)交互的底層服務(wù)。

3 5G 智能機(jī)器人技術(shù)在海關(guān)的應(yīng)用

3.1 5G 智能機(jī)器人技術(shù)在?；h(huán)境作業(yè)監(jiān)管場(chǎng)景應(yīng)用

?；h(huán)境現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境存在一定的危險(xiǎn)性,需要專(zhuān)業(yè)工人攜帶便攜式單兵設(shè)備檢測(cè),不僅任務(wù)繁重、工作效率低下,同時(shí)人員安全還存在一定的威脅。 危化品釋放的可燃?xì)怏w、危化品的物料的溫度超標(biāo)都會(huì)對(duì)檢查人員造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。 人工探測(cè)采用攜帶移動(dòng)單兵設(shè)備的方式對(duì)探測(cè)人員要求較高。 新上手的探測(cè)人員即便參加了如何使用設(shè)備的培訓(xùn),也可能會(huì)導(dǎo)致操作錯(cuò)誤,獲得錯(cuò)誤的數(shù)據(jù),該種方式占用了海關(guān)的大量人力資源。 在無(wú)法監(jiān)控的區(qū)域,技術(shù)人員無(wú)法及時(shí)看見(jiàn)人員的操作情況以及自身的安全情況,需要對(duì)固定攝像機(jī)的監(jiān)控盲區(qū)增加補(bǔ)充,保證操作過(guò)程全程記錄。

5G 智能機(jī)器人具備自主移動(dòng)性、靈活性、交互性特點(diǎn),通過(guò)機(jī)器人安裝溫濕度傳感器、?；瘹怏w檢測(cè)器等儀器,可提前感應(yīng)探測(cè)自身周邊環(huán)境的信息,采集溫度、濕度、有害氣體濃度值等信息,發(fā)現(xiàn)異常實(shí)時(shí)上傳信息給后臺(tái)以及通知相關(guān)人員,在一定程度上提高了人員的安全保障性。

3.2 5G 智能機(jī)器人技術(shù)在海關(guān)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管應(yīng)用

海關(guān)各大現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管,如跨境電子商務(wù)物品監(jiān)管倉(cāng)庫(kù)、保稅物品監(jiān)管倉(cāng)庫(kù),貨物快進(jìn)快出,靈活性強(qiáng),無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)管貨物。 通過(guò)機(jī)器人提升工作效率,收集貨物流通行為的證據(jù),防止中途有調(diào)包或其他涉嫌違法行為,保障貨物按質(zhì)按量結(jié)算清關(guān)。

通過(guò)借助巡邏機(jī)器人自主巡邏、定點(diǎn)值守及智能識(shí)別算法能力,可以在各大監(jiān)管現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域輔助代替海關(guān)工作人員進(jìn)行值守監(jiān)管,減輕海關(guān)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,甄別陌生人員及異常行為,保障現(xiàn)場(chǎng)安全。

巡邏機(jī)器人可通過(guò)安裝全息感知設(shè)備,且機(jī)器人采用人臉識(shí)別技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)區(qū)域進(jìn)行人臉識(shí)別,通過(guò)與系統(tǒng)內(nèi)部對(duì)接獲取黑名單信息庫(kù),進(jìn)行比對(duì)識(shí)別,由后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行身份判斷并呈現(xiàn)實(shí)時(shí)識(shí)別結(jié)果,工作人員根據(jù)識(shí)別結(jié)果采取進(jìn)一步措施,實(shí)現(xiàn)事前預(yù)警。

3.3 5G 智能機(jī)器人技術(shù)在高溫裝卸現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管應(yīng)用

監(jiān)裝監(jiān)卸集裝箱過(guò)程中,物品擺放雜亂,每個(gè)操作涉及多個(gè)小時(shí),在高溫環(huán)境下,無(wú)論從身體上、心理上對(duì)海關(guān)人員及碼頭操作工人來(lái)說(shuō)是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。 碼頭操作工人容易誤操作或者主觀操作。 對(duì)碼頭工人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督,以保障現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)規(guī)范。

在高溫環(huán)境下,為減少監(jiān)管人員的工作壓力,機(jī)器人可到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)管。 海關(guān)監(jiān)管人員只需到監(jiān)控中心后臺(tái)端進(jìn)行查看,這使得海關(guān)人員的工作效率得以提高,能更集中注意力查看現(xiàn)場(chǎng)異常情況。 機(jī)器人定時(shí)語(yǔ)音播報(bào),提醒碼頭人員嚴(yán)謹(jǐn)對(duì)待工作,提高碼頭工人的警覺(jué)性和安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

海關(guān)響應(yīng)國(guó)務(wù)院《優(yōu)化口岸營(yíng)商環(huán)境促進(jìn)跨境貿(mào)易便利化工作方案》以及全國(guó)海關(guān)通關(guān)一體化改革的政策號(hào)召,并根據(jù)海關(guān)總署《新一代海關(guān)信息系統(tǒng)(智慧海關(guān)）建設(shè)工作方案》對(duì)科技信息化水平提出具體的要求,關(guān)注5G AI 機(jī)器人在海關(guān)場(chǎng)景的應(yīng)用,推進(jìn)智慧海關(guān)系統(tǒng)在海關(guān)的推廣建設(shè)。