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

喀麥隆港口項(xiàng)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(dòng)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(shù)）、地磅稱重系統(tǒng)、人機(jī)交互等系統(tǒng)組成。文章對喀麥隆港口項(xiàng)目集裝箱智能大門業(yè)務(wù)中集裝箱號碼自動(dòng)識別與破損檢測系統(tǒng)的集成應(yīng)用進(jìn)行了探討。

一、集裝箱號碼自動(dòng)識別系統(tǒng)簡介及工作原理

集裝箱車輛通過智能大門時(shí)無需停車，集裝箱號碼自動(dòng)識別系統(tǒng)通過紅外對射傳感器自動(dòng)檢測集裝箱位置、高清攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，系統(tǒng)自動(dòng)識別GB/ T 1836-1997標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)識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(cuò)誤的集裝箱通過校驗(yàn)碼的校驗(yàn)算法給出識別錯(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。

集裝箱號碼自動(dòng)識別系統(tǒng)組成包括工作站1臺、集裝箱號碼自動(dòng)識別系統(tǒng)軟件1套、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1臺、高清攝像機(jī)4部、LED補(bǔ)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(jìn)行連接，高清攝像機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和工作站連接。

集裝箱車輛通過閘口時(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(tǒng)軟件通過檢測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(shí)無需停車，集裝箱號碼自動(dòng)識別系統(tǒng)通過紅外對射傳感器自動(dòng)檢測集裝箱位置、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碼自動(dòng)識別系統(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，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(wǎng)絡(luò)交換機(jī)1臺、高清攝像機(jī)4部、LED補(bǔ)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(jìn)行連接，高清攝像機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和工作站連接。

集裝箱車輛通過閘口時(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(tǒng)采集端軟件通過檢測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，工作人員通過破損檢測系統(tǒng)客戶端查看采集的集裝箱圖像進(jìn)行驗(yàn)殘作業(yè)。

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(dòng)識別系統(tǒng)和破損檢測系統(tǒng)作為獨(dú)立的系統(tǒng)運(yùn)行，通過數(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。

2.存在問題

（1）集裝箱號碼自動(dòng)識別系統(tǒng)和集裝箱破損檢測系統(tǒng)硬件存在重復(fù)和浪費(fèi)；（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(guān)聯(lián)性；（3）安裝部署比較麻煩。

四、改進(jìn)計(jì)劃

針對現(xiàn)狀進(jìn)行經(jīng)過分析，在喀麥隆智能大門系統(tǒng)中實(shí)施集裝箱號碼自動(dòng)識別與破損檢測系統(tǒng)的集成，目標(biāo)：（1）集成后的系統(tǒng)1套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)箱號碼自動(dòng)識別與破損檢測系統(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碼識別結(jié)果和集裝箱破損檢測結(jié)果。

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

結(jié)合集裝箱號碼自動(dòng)識別和破損檢測系統(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，通過流程調(diào)整滿足集裝箱號碼自動(dòng)識別及破損檢測兩個(gè)系統(tǒng)的需要。

1.調(diào)整后的系統(tǒng)組成

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

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。

3.調(diào)整后流程說明

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(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(qū)域，為了加快集裝箱號碼識別的速度和準(zhǔn)確性，對集裝箱號碼自動(dòng)識別系統(tǒng)算法進(jìn)行調(diào)整，可以設(shè)定圖像的識別區(qū)域，當(dāng)識別區(qū)域內(nèi)沒有集裝箱號碼時(shí)再進(jìn)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(shí)間由平均500毫秒左右提升到200毫秒左右。

六、結(jié)束語

在喀麥隆智能大門業(yè)務(wù)中通過集裝箱號碼自動(dòng)識別與破損檢測系統(tǒng)的集成應(yīng)用，主要成果體現(xiàn)在以下方面：（1）優(yōu)化了智能大門業(yè)務(wù)中集裝箱號碼自動(dòng)識別系統(tǒng)和集裝箱破損檢測系統(tǒng)的業(yè)務(wù)運(yùn)行流程，對于其他類似智能大門業(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）簡化了系統(tǒng)從硬件構(gòu)成、安裝部署，通過流程的優(yōu)化節(jié)省硬件的同時(shí)使得系統(tǒng)的安裝部署更加簡單快捷；（3）相比集裝箱號碼自動(dòng)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(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、箱號識別結(jié)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(dòng)集裝箱號碼自動(dòng)識別系統(tǒng)算法的調(diào)整和創(chuàng)新，通過算法調(diào)整高清圖像的箱號識別在識別速度上顯著提升。