淺談喀麥隆港口項目集裝箱號碼自動(dòng)識別與破損檢測系統的集成應用

喀麥隆港口項目集裝箱碼頭智能大門(mén)信息系統主要由集裝箱號碼自動(dòng)識別系統、集裝箱破損檢測系統、電子車(chē)牌識別系統（RFID技術(shù)）、地磅稱(chēng)重系統、人機交互等系統組成。文章對喀麥隆港口項目集裝箱智能大門(mén)業(yè)務(wù)中集裝箱號碼自動(dòng)識別與破損檢測系統的集成應用進(jìn)行了探討。

一、集裝箱號碼自動(dòng)識別系統簡(jiǎn)介及工作原理

集裝箱車(chē)輛通過(guò)智能大門(mén)時(shí)無(wú)需停車(chē)，集裝箱號碼自動(dòng)識別系統通過(guò)紅外對射傳感器自動(dòng)檢測集裝箱位置、高清攝像機進(jìn)行圖像采集，系統自動(dòng)識別GB/ T 1836-1997標準的集裝箱號碼，通過(guò)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，系統可以自動(dòng)識別并分辨出集裝箱種類(lèi)單個(gè)20英尺、40/45/48英尺、2個(gè)20英尺集裝箱、標準箱、冷藏箱、超高箱、超長(cháng)箱、框架箱等，全天候箱號識別率98%以上，識別時(shí)間≤2s，ISO代碼識別率98%以上，識別時(shí)間≤2s；對于識別錯誤的集裝箱通過(guò)校驗碼的校驗算法給出識別錯誤的提醒，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。

集裝箱號碼自動(dòng)識別系統組成包括工作站1臺、集裝箱號碼自動(dòng)識別系統軟件1套、網(wǎng)絡(luò )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(guò)串口和工作站進(jìn)行連接，高清攝像機通過(guò)網(wǎng)絡(luò )交換機和工作站連接。

集裝箱車(chē)輛通過(guò)閘口時(shí)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(dòng)識別系統軟件通過(guò)檢測PLC數據變化，確定圖像抓拍時(shí)機由高清攝像機進(jìn)行圖像抓拍，系統在抓拍的圖像中通過(guò)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簡(jiǎn)介及工作原理

集裝箱車(chē)輛通過(guò)智能大門(mén)時(shí)無(wú)需停車(chē)，集裝箱號碼自動(dòng)識別系統通過(guò)紅外對射傳感器自動(dòng)檢測集裝箱位置、高清攝像機進(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碼自動(dòng)識別系統客戶(hù)端定義集裝箱破損類(lèi)型、人工根據采集的圖像進(jìn)行集裝箱驗殘操作，系統的主要作用：工作人員在寬敞明亮的監控中心通過(guò)查看采集的集裝箱圖像進(jìn)行驗殘作業(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(chē)輛尾氣污染，同時(shí)也消滅了安全隱患。

集裝箱破損檢測系統組成包括工作站1臺、集裝箱破損檢測系統系統軟件（包括采集端和客戶(hù)端）1套、網(wǎng)絡(luò )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(guò)串口和工作站進(jìn)行連接，高清攝像機通過(guò)網(wǎng)絡(luò )交換機和工作站連接。

集裝箱車(chē)輛通過(guò)閘口時(shí)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采集端軟件通過(guò)檢測PLC數據變化，確定圖像抓拍時(shí)機由高清攝像機進(jìn)行圖像抓拍，工作人員通過(guò)破損檢測系統客戶(hù)端查看采集的集裝箱圖像進(jìn)行驗殘作業(yè)。

三、現狀分析及存在問(wèn)題

1.現狀分析

目前在智能大門(mén)系統中集裝箱號碼自動(dòng)識別系統和破損檢測系統作為獨立的系統運行，通過(guò)數據接口由閘口系統和其他系統采集的數據進(jìn)行整合。

2.存在問(wèn)題

（1）集裝箱號碼自動(dòng)識別系統和集裝箱破損檢測系統硬件存在重復和浪費；（2）客戶(hù)無(wú)法通過(guò)集裝箱號碼直接查詢(xún)破損檢測記錄需要由閘口系統建立兩者的關(guān)聯(lián)性；（3）安裝部署比較麻煩。

四、改進(jìn)計劃

針對現狀進(jìn)行經(jīng)過(guò)分析，在喀麥隆智能大門(mén)系統中實(shí)施集裝箱號碼自動(dòng)識別與破損檢測系統的集成，目標：（1）集成后的系統1套系統實(shí)現箱號碼自動(dòng)識別與破損檢測系統的功能；（2）最大限度地進(jìn)行設備共用；（3）數據進(jìn)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(wèn)題：（1）結合集裝號碼自動(dòng)識別和破損檢測系統車(chē)輛圖像抓拍流程，進(jìn)行流程的整合重構；（2）集裝箱號碼自動(dòng)識別系統算法調整。

結合集裝箱號碼自動(dòng)識別和破損檢測系統圖像抓拍流程及安裝部署方式進(jìn)行系統整合及流程優(yōu)化，通過(guò)流程調整滿(mǎn)足集裝箱號碼自動(dòng)識別及破損檢測兩個(gè)系統的需要。

1.調整后的系統組成

工作站1臺、集裝箱號碼自動(dòng)識別＋破損檢測系統系統軟件1套、網(wǎng)絡(luò )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(shuō)明

對于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(gè)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(dòng)識別系統算法調整

采用新的車(chē)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(jìn)行抓拍，由于集裝箱破損檢測圖像需要覆蓋整個(gè)集裝面，箱號識別在圖像主要覆蓋集裝箱號碼區域，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(dòng)識別系統算法進(jìn)行調整，可以設定圖像的識別區域，當識別區域內沒(méi)有集裝箱號碼時(shí)再進(jìn)行全圖識別，通過(guò)測試單張圖片識別速度比起全圖識別提升100%，以200萬(wàn)像素圖片為例識別時(shí)間由平均500毫秒左右提升到200毫秒左右。

六、結束語(yǔ)

在喀麥隆智能大門(mén)業(yè)務(wù)中通過(guò)集裝箱號碼自動(dòng)識別與破損檢測系統的集成應用，主要成果體現在以下方面：（1）優(yōu)化了智能大門(mén)業(yè)務(wù)中集裝箱號碼自動(dòng)識別系統和集裝箱破損檢測系統的業(yè)務(wù)運行流程，對于其他類(lèi)似智能大門(mén)業(yè)務(wù)中集裝箱號碼自動(dòng)與破損檢測的業(yè)務(wù)流程具有明確的參考意義；（2）簡(jiǎn)化了系統從硬件構成、安裝部署，通過(guò)流程的優(yōu)化節省硬件的同時(shí)使得系統的安裝部署更加簡(jiǎn)單快捷；（3）相比集裝箱號碼自動(dòng)識別系統與破損檢測系統作為智能大門(mén)的子系統獨立運行，兩者的集成使得系統數據的關(guān)聯(lián)性進(jìn)一步加強，可以使用車(chē)道、時(shí)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查詢(xún)檢索；（4）推動(dòng)集裝箱號碼自動(dòng)識別系統算法的調整和創(chuàng )新，通過(guò)算法調整高清圖像的箱號識別在識別速度上顯著(zhù)提升。