自動化集裝箱碼頭智能閘口控制系統(tǒng)應(yīng)用

楊 瀟，鞠 進，曾德君

(1.中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司，廣東 廣州 510290；2.北部灣港欽州碼頭有限公司，廣西 欽州 535008)

作為自動化集裝箱碼頭物流運輸重要的一環(huán)，閘口的智能化程度直接影響著整個港區(qū)的運行效率。傳統(tǒng)人工閘口受制于軟硬件因素，業(yè)務(wù)處理過程繁瑣、通過效率較低，易造成外集卡在進出港閘口處堵塞。相較之下，智能閘口無需人工參與，欽州大欖坪7#和8#泊位自動化集裝箱碼頭閘口采用進出港3道閘及1個一段式互拖閘口，經(jīng)過合理規(guī)劃配置，采用智能化無人值守，主要包括車輛信息采集、圖像處理識別、業(yè)務(wù)處理、放行等業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)[1]。本文針對傳統(tǒng)人工閘口過車效率低下的問題，以欽州大欖坪7#和8#泊位閘口為切入點，從閘口布置及設(shè)備實施兩個方面，采用對比論證的方法，得出自動化集裝箱碼頭閘口設(shè)計中智能化系統(tǒng)應(yīng)用的方案。

1 自動化集裝箱碼頭智能閘口系統(tǒng)特點

自動化集裝箱港口智能閘口系統(tǒng)是通過軟件與硬件系統(tǒng)結(jié)合的工作方式，改變傳統(tǒng)的作業(yè)模式，實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理數(shù)字化、基礎(chǔ)設(shè)備數(shù)字化、服務(wù)體系數(shù)字化[2]。硬件系統(tǒng)主要由箱號識別系統(tǒng)、箱體驗殘系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)組成[3]；軟件系統(tǒng)主要分為緩沖區(qū)程序以及智能閘口程序[4]，見表1。

表1 自動化集裝箱碼頭智能閘口控制系統(tǒng)

2 欽州大欖坪7#和8#泊位閘口設(shè)備布置及智能化系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 平面布置

自動化集裝箱碼頭的閘口設(shè)計在國內(nèi)外多采用多級閘口布置形式，不同工程的閘口在設(shè)計時須考慮口岸環(huán)境、設(shè)計吞吐量、具體工作模式的差異[5]?！蹲詣踊b箱碼頭設(shè)計規(guī)范》[6]提出了進、出港閘口的布置應(yīng)與港區(qū)的場地條件、工藝流程、交通組織和港外集疏運條件相適應(yīng)，可采用分離布置或集中布置形式的具體要求。欽州大欖坪7#和8#泊位閘口采用了進出港3道閘及4個一段式互拖閘口，采用集裝箱堆場垂直于岸線的布置形式(U 形方案)，智能閘口進出港共用緩沖區(qū)，見圖1。

注：①②③分別為進港第1、2、3道閘口；④⑤⑥分別為出港第1、2、3道閘口。圖1 欽州大欖坪7#和8#泊位閘口平面布置

2.2 進港光學(xué)字符識別(OCR)閘口

車輛抵達(dá)碼頭裝載或卸載貨物，先通過進港OCR龍門，見圖2。此處可識別集裝箱號碼、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)代碼、國際海上危險物品(IMDG)標(biāo)識檢測及其等級、柱狀鉛封、箱門方向、冷箱外掛機組、集裝箱在拖車位置(前、中、后)、油罐車及開頂箱。OCR龍門相較于普通人工閘口的優(yōu)勢見表2。

圖2 OCR龍門

表2 OCR龍門架主要特點及優(yōu)勢

智能閘口操作系統(tǒng)中，將生成1條訪問信息，所有與此次訪問相關(guān)的信息均形成互聯(lián)并保存于數(shù)據(jù)庫中。在此處司機無需停車，可直接繼續(xù)駕車行至下一閘口(進港信息匹配閘口)。

2.3 進港信息匹配閘口

抵達(dá)信息匹配閘口后，通過攝像機自動識別集卡車牌和RFID讀卡器讀取集卡電子標(biāo)簽。由此可知與本臺集卡相關(guān)的到訪信息。

在閘口一體機處(圖3)，司機通過刷身份證進行身份識別，系統(tǒng)判斷是否有權(quán)進入碼頭。此時，司機信息已被采集到閘口操作系統(tǒng)。一體機相對于普通人工閘口的優(yōu)勢見表3。

圖3 閘口一體機

表3 閘口一體機的主要特點及優(yōu)勢

識別之后，可繼續(xù)入閘流程。如有需要，司機可通過操作一體機進行額外確認(rèn)。在操作過程中，系統(tǒng)會獲得卡車的質(zhì)量并添加到訪問信息數(shù)據(jù)中。若在進港的過程中需要幫助，還可以使用一體機上的對講機實現(xiàn)呼叫幫助。

在進港信息匹配閘口完成操作流程后，主門閘擋桿打開。如順利，可沿路前行至堆場通道閘口；如出現(xiàn)問題，須前行至緩沖區(qū)專用停車場，直至問題解決。之后才可繼續(xù)前往堆場通道閘口。

對于通過超限集卡通道的車輛，超限集卡司機需要在進港信息匹配閘口下車，在門閘一體機處刷卡，對超限集卡信息進行處理。在完成操作并確認(rèn)無誤后，自動擋桿自行打開；如果有誤，需要在該超限車道解決問題，司機不允許前往緩沖區(qū)。

2.4 堆場通道閘口

通過在堆場通道閘口處安裝車牌掃描攝像機或RFID讀卡器，可了解進場集卡信息并啟用堆場準(zhǔn)入系統(tǒng)。如一切順利，擋桿將打開，隨后駕車前往堆場。

超限集卡通過堆場通道閘口時，車牌相機或RFID讀卡器將收集其信息，并通過門閘一體機可用來顯示集卡信息。如果有問題，可通過可視對講機求助。如果超限集卡被允許通過，則系統(tǒng)自動打開擋桿。

2.5 緩沖區(qū)

緩沖區(qū)提供自助服務(wù)一體機更改預(yù)訂細(xì)節(jié)和解決問題。緩沖區(qū)自助服務(wù)一體機與閘口一體機具有相同的功能，它包含了觸摸屏、讀卡器和票務(wù)打印機模塊。完成后可以進入堆場通道閘口。

2.6 出港OCR閘口

集卡在堆場完成相關(guān)手續(xù)后將繼續(xù)前行至出港OCR閘口。在這里，系統(tǒng)對集卡再次掃描識別并保存集裝箱號碼、ISO編碼、IMDG標(biāo)識檢測及其等級、柱狀鉛封、箱門方向、冷箱外掛機組、集裝箱在拖車位置(前、中、后)、油罐車及開頂箱。

2.7 出港信息匹配閘口

在出港信息匹配閘口處，由掃描攝像機識別集卡車牌或者RFID讀卡器識別集卡電子標(biāo)簽。與進港信息匹配閘口一樣，取決于碼頭的操作要求，還可以要求司機進行額外的確認(rèn)。這里使用與進港信息匹配閘口相同的一體機。

與進港OCR閘口一樣，系統(tǒng)會在操作過程中獲得集卡的質(zhì)量并把數(shù)據(jù)添加到訪問信息中。當(dāng)?shù)竭_(dá)出港信息匹配閘口并完成了業(yè)務(wù)流程，擋桿將打開。如順利，可沿路一直前行至碼頭出港控制閘口；如出現(xiàn)問題，系統(tǒng)指示前往緩沖區(qū)專用停車場。

在出港信息匹配閘口，超限集卡司機的操作與進港信息匹配閘口相同。

2.8 出港控制閘口

出港控制閘口處進行最后一次查驗?？赏ㄟ^掃描攝像頭識別集卡車牌或者RFID讀卡器識別集卡電子標(biāo)簽，確認(rèn)是否允許司機離開碼頭。

2.9 互通通道閘口

2.9.1集卡通道閘口

集卡通道閘口設(shè)計為具有有限功能的簡易道口。集卡到達(dá)進入車道，擋桿在車后落下。集卡按次序依次經(jīng)過，在入口處，OCR龍門拍照采集箱號。而集卡本身則通過RFID和光學(xué)車牌進行識別。

此車道閘口配置1臺與集卡高度匹配的一體機以完成進出閘手續(xù)。司機完成手續(xù)后，擋桿自動打開放行。然后下一個集卡進入車道。

2.9.2小車通道閘口

兩條小車通道同時作為行政車道和超限車道使用。此車道閘口通過車牌相機監(jiān)測通過的車輛，并自動打開擋桿。這些車道閘口還配備了對講機，以便和管理員進行遠(yuǎn)程溝通。

3 結(jié)論

1)多級智能化閘口的設(shè)計，如進出港OCR閘、進出港信息匹配閘口以及進出港控制閘口，可有效提升不同閘口間的銜接作業(yè)效率，解決普通人工閘口進出效率低下的問題。

2)閘口設(shè)備選型模塊化，可提升設(shè)計、安裝及運營維護的效率。為智能閘口去中心化發(fā)展打好基礎(chǔ)，各個閘口系統(tǒng)之間互聯(lián)，以提升管理運行效率。

3)通過對欽州7#和8#泊位智能閘口方案的分析，進一步說明自動化集裝箱碼頭智能閘口的設(shè)計必須考慮的因素，為其他類似工程提供參考。