淺談喀麥隆港口項目集裝箱號碼自動識別與破損檢測系統(tǒng)的集成應用

喀麥隆港口項目集裝箱碼頭智能大門信息系統(tǒng)主要由集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)、集裝箱破損檢測系統(tǒng)、電子車牌識別系統(tǒng)（RFID技術）、地磅稱重系統(tǒng)、人機交互等系統(tǒng)組成。文章對喀麥隆港口項目集裝箱智能大門業(yè)務中集裝箱號碼自動識別與破損檢測系統(tǒng)的集成應用進行了探討。

一、集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)簡介及工作原理

集裝箱車輛通過智能大門時無需停車，集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)通過紅外對射傳感器自動檢測集裝箱位置、高清攝像機進行圖像采集，系統(tǒng)自動識別GB/ T 1836-1997標準的集裝箱號碼，通過識別集裝箱前、后、左、右集裝箱各面上的集裝箱號碼、ISO箱型代碼，系統(tǒng)可以自動識別并分辨出集裝箱種類單個20英尺、40/45/48英尺、2個20英尺集裝箱、標準箱、冷藏箱、超高箱、超長箱、框架箱等，全天候箱號識別率98%以上，識別時間≤2s，ISO代碼識別率98%以上，識別時間≤2s；對于識別錯誤的集裝箱通過校驗碼的校驗算法給出識別錯誤的提醒，通知工作人員進行人工處理，從而極大地提升了閘口的通行效率。

集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)組成包括工作站1臺、集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)軟件1套、網絡交換機1臺、高清攝像機4部、LED補光燈4部、PLC1套、紅外對射傳感器4套，如圖1所示，紅外觸發(fā)器連接PLC輸入端，PLC通過串口和工作站進行連接，高清攝像機通過網絡交換機和工作站連接。

集裝箱車輛通過閘口時由于集裝箱遮擋紅外對射傳感器狀態(tài)發(fā)生變化，集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)軟件通過檢測PLC數(shù)據變化，確定圖像抓拍時機由高清攝像機進行圖像抓拍，系統(tǒng)在抓拍的圖像中通過識別算法識別出集裝箱號碼、ISO箱型代碼。

二、集裝箱破損檢測系統(tǒng)簡介及工作原理

集裝箱車輛通過智能大門時無需停車，集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)通過紅外對射傳感器自動檢測集裝箱位置、高清攝像機進行圖像采集，圖像包括了集裝箱前、后、左、右、頂部5個面的圖像，然后工作人員由集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)客戶端定義集裝箱破損類型、人工根據采集的圖像進行集裝箱驗殘操作，系統(tǒng)的主要作用：工作人員在寬敞明亮的監(jiān)控中心通過查看采集的集裝箱圖像進行驗殘作業(yè)替代了工作人員在閘口通過檢查橋或者檢查梯進行人工集裝箱驗殘的作業(yè)方式，把工作人員從川流不息的閘口解放出來，避免了車輛尾氣污染，同時也消滅了安全隱患。

集裝箱破損檢測系統(tǒng)組成包括工作站1臺、集裝箱破損檢測系統(tǒng)系統(tǒng)軟件（包括采集端和客戶端）1套、網絡交換機1臺、高清攝像機4部、LED補光燈4部、PLC1套、紅外對射傳感器6套，如圖2所示，紅外觸發(fā)器連接PLC輸入端，PLC通過串口和工作站進行連接，高清攝像機通過網絡交換機和工作站連接。

集裝箱車輛通過閘口時由于集裝箱遮擋紅外對射傳感器狀態(tài)發(fā)生變化，集裝箱破損檢測系統(tǒng)采集端軟件通過檢測PLC數(shù)據變化，確定圖像抓拍時機由高清攝像機進行圖像抓拍，工作人員通過破損檢測系統(tǒng)客戶端查看采集的集裝箱圖像進行驗殘作業(yè)。

三、現(xiàn)狀分析及存在問題

1.現(xiàn)狀分析

目前在智能大門系統(tǒng)中集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)和破損檢測系統(tǒng)作為獨立的系統(tǒng)運行，通過數(shù)據接口由閘口系統(tǒng)和其他系統(tǒng)采集的數(shù)據進行整合。

2.存在問題

（1）集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)和集裝箱破損檢測系統(tǒng)硬件存在重復和浪費；（2）客戶無法通過集裝箱號碼直接查詢破損檢測記錄需要由閘口系統(tǒng)建立兩者的關聯(lián)性；（3）安裝部署比較麻煩。

四、改進計劃

針對現(xiàn)狀進行經過分析，在喀麥隆智能大門系統(tǒng)中實施集裝箱號碼自動識別與破損檢測系統(tǒng)的集成，目標：（1）集成后的系統(tǒng)1套系統(tǒng)實現(xiàn)箱號碼自動識別與破損檢測系統(tǒng)的功能；（2）最大限度地進行設備共用；（3）數(shù)據進行整合，一條記錄包括集裝箱號碼識別結果和集裝箱破損檢測結果。

需要解決的主要問題：（1）結合集裝號碼自動識別和破損檢測系統(tǒng)車輛圖像抓拍流程，進行流程的整合重構；（2）集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)算法調整。

結合集裝箱號碼自動識別和破損檢測系統(tǒng)圖像抓拍流程及安裝部署方式進行系統(tǒng)整合及流程優(yōu)化，通過流程調整滿足集裝箱號碼自動識別及破損檢測兩個系統(tǒng)的需要。

1.調整后的系統(tǒng)組成

工作站1臺、集裝箱號碼自動識別＋破損檢測系統(tǒng)系統(tǒng)軟件1套、網絡交換機1臺、高清攝像機6部、LED補光燈6部、PLC1套、紅外對射傳感器6套，如圖3所示：

2.調整后設備安裝方式

調整后設備安裝方式如圖4所示。

3.調整后流程說明

對于40/45/48英尺、2個20英尺集裝箱，圖像抓拍分4個步驟完成，其中用于箱號識別圖像6張，用于集裝箱破損檢測圖像8張。

對于20英尺集裝箱，圖像抓拍分3個步驟完成，其中用于箱號識別圖像4張，用于集裝箱破損檢測圖像6張。

五、 集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)算法調整

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進行抓拍，由于集裝箱破損檢測圖像需要覆蓋整個集裝面，箱號識別在圖像主要覆蓋集裝箱號碼區(qū)域，為了加快集裝箱號碼識別的速度和準確性，對集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)算法進行調整，可以設定圖像的識別區(qū)域，當識別區(qū)域內沒有集裝箱號碼時再進行全圖識別，通過測試單張圖片識別速度比起全圖識別提升100%，以200萬像素圖片為例識別時間由平均500毫秒左右提升到200毫秒左右。

六、結束語

在喀麥隆智能大門業(yè)務中通過集裝箱號碼自動識別與破損檢測系統(tǒng)的集成應用，主要成果體現(xiàn)在以下方面：（1）優(yōu)化了智能大門業(yè)務中集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)和集裝箱破損檢測系統(tǒng)的業(yè)務運行流程，對于其他類似智能大門業(yè)務中集裝箱號碼自動與破損檢測的業(yè)務流程具有明確的參考意義；（2）簡化了系統(tǒng)從硬件構成、安裝部署，通過流程的優(yōu)化節(jié)省硬件的同時使得系統(tǒng)的安裝部署更加簡單快捷；（3）相比集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)與破損檢測系統(tǒng)作為智能大門的子系統(tǒng)獨立運行，兩者的集成使得系統(tǒng)數(shù)據的關聯(lián)性進一步加強，可以使用車道、時間、箱號識別結果等作為檢索條件對集裝箱破損檢測記錄繼續(xù)查詢檢索；（4）推動集裝箱號碼自動識別系統(tǒng)算法的調整和創(chuàng)新，通過算法調整高清圖像的箱號識別在識別速度上顯著提升。