关于港口的智能闸口系统的研究

盛秋实

摘 要：本文主要对某港口的智能闸口系统进行研究，阐述了系统目标、设计原则、系统架构、系统组成等内容。

关键词：闸口 集装箱箱号自动识别 电子车牌识别

1.引言

港口智能闸口系统主要是对过闸口通道的运载集装箱的货车自动进行重量采集、电子车牌等数据采集，将采集到的数据与集装箱码头管理系统（简称 TOS）交互，完成条码扫、小票打印等人机交互工作，然后将采集到的数据发给海关特殊监管区域信息平台进行比对，系统根据返回的比对结果确认是否放行，并将所有记录的数据和相关图存入本地数据库。在港口的闸口上实现了无人值守，从而少了闸口的人员投入，并且保证了数据的客观性和监管的力度。

2.系统设计

2.1 设计原则

根据港口的需求和特点，设计原则需满足：

系统设计先进性原则；系统设计可扩展性、兼容性和长远性原则；系统运行安全、稳定、可靠的原则；系统功能完善与节省投资相结合的原则；系统具有自动控制与人工适当干预相结合的原则；系统操作简单、易于维护原则。

2.2 工作流程

港区的闸口只能车道包含红外对射检测器、辆检测器、摄机、地磅、电子车牌读写器、电子挡杆、道口一体机、LED 显示屏等设备，见图1。

一条完整的集装箱智能闸口工作流程如下：

系统开始工作：打开车辆检测器、箱号识别，等待车辆到来→红外对射探头及地感线圈检测到车辆到达闸口通道，系统启动箱号识别、电子车牌识别工作→各项识别完成，系统启动地磅模块开始工作→地磅数据采集完成，向系统发送采重的数据，系统结束一个采集周期→前端控制系统向闸口控制系统发送采集数据并等待返回→前端控制系统收到放行指令，控制室外一体机打印作业小票并显示引导信息，同时控制电子当杆抬起→车辆驶离卡口，红外探头及地感线圈监测到车辆离开，档杆归位，系统继续等待下一辆车的到来。

2.3 系统组成

港区电子闸口系统主要包括：集装箱箱号自动识别系统、电子车牌识别系统、电子地磅采集系统、自动放行控制系统、车道一体机系统。

2.3.1集装箱箱号自动识别系统

该系统的功能是可以识别《GB/T1836-1997》 标准的集装箱号码，可以处理任何印刷方式的箱号；识别货柜前、后、左、右、国家代码、箱形代码及检验码，支持多种类型排列箱号识别，如一至四行水平箱号，一至两行垂直箱号，两位数国家代码和四位数 ISO 箱形代码，可以分辨出集装箱种类，在某些集装箱侧面污损、字符剥落、字迹不清等情况下，通过图的互补也能保证正确地识别出集装箱箱号，同时能在恶劣天气条件下正确识别集装箱箱号。系统能达到全天候箱号识别率 95%以上，识别时间≤2s。硬件包括红外对射探头、摄像机、PLC和客户端电脑等组成。红外对射探头的信号线和PLC 相连，PLC 可以检测到红外探头的信号变化。红外探头可以感应集装箱车辆的的位置，摄像机分别位于集装箱车辆的前、后、左、右，对集装箱车辆进行全方位的拍摄，摄像机在集装箱车辆进入闸口时，为车辆拍摄多张照片，通过信号线传输至客户端电脑，再通过电脑内的图片智能识别系统自动识别图片中的集装箱号，系统可以显示记录的通道号、通过时间、前箱号、后箱号，前箱残损标记、后箱残损标记、前箱残损说明、后箱残损说明。另外，系统还支持用户及权限管理，残损代码定义及管理，检索报表功能。

2.3.2电子车牌识别系统

电子车牌采用射频识别技术，车牌系统由无线射频标签、无线射频天线及读写器组成。电子车牌采用无线射频技术，内部芯片写入了和集装箱车辆有关的信息，包括：车牌号码、车身识别码、车辆重量、车辆型号等信息；电子车牌内部闪存可以根据要求设置，可重复写入及擦掉。无线射频天线为系统发射、接收无线信号的装置，电子车牌在接收到射频天线发射无线信号后，启动内部芯片，然后向射频天线返回一个含有车辆信息的无线包；天线的安装需根据闸口车道的布置现场确定，需做到前方无阻挡，在收发信号时无障碍物阻挡，同时要考虑紧邻的两条车道天线的位置，避免电磁干扰。读写器相当于整个系统的大脑，负责命令射频天线发射无线信号，并在射频天线接收到电子车牌反馈的无线信号包后对其进行处理，解析信号包内所包含的车辆信息，解析完毕后将信息传输至中控机显示。电子车牌的工作流程如下：在集装箱车辆进港前到港口管理中心领取无线射频标签→红外对射探头探测到车辆进入闸口→系统开始通过无线射频天线发射射频信号→电子车牌接收到射频信号后通过内部电路芯片将无线信号转化为电信号→电信号驱动电子标签将已存储的信息通过无线信号发射出去→系统天线接收到电子车牌返回的信号，并对此信号进行分析、显示→如电子车牌返回的信息无误→对该车辆放行→如电子车牌返回的信息有误→系统重复发射射频信号进行采集直到车牌返回正确的信号。

2.3.3电子地磅采集系统

电子地磅采集系统主要用于通过数字式电子地磅采集通过通道的车辆重信息，当车辆通过卡口车道时，电子地磅自动称出通过车辆的重量，并传送给工控机，工控机处理后将重量信息传送至系统。本工程闸口部分岗亭可能会要求实现无人值守功能，车辆在地磅上的位置也无人现场指挥，也为了电子地磅系统更快速的显示重量信息，系统可以满足车辆在地磅上缓慢移动，不需要停靠到指定位置就可以显示度数，当车辆在地磅上缓慢移动时，地磅不断的传送重量信息至中控机，当重量信息稳定时就可以任务该读数为地磅的称重读数。

2.3.4自动放行控制系统

自动放行控制系统通过红外探头和地感线圈确定车辆位置，同时通过改变红绿灯、显示屏的状态及档杆状态对车辆驾驶人员做出通行提示，从而达到引导车辆通行的目的。

紅外对射探头一般安装在闸口车道可以检测到车辆到达的位置，一般安装较高，防止误报，当检测到车量到达时，输出信号至箱号自动识别系统，系统摄像机对集装箱进行拍摄，然后通过智能图形识别软件对其分析。 地感线圈安装在闸口车道底部，利用电磁感应原理，当车头进入闸口通道后，地感线圈产生电磁反应，输出一个信号，系统得到信号后对电子车牌读取。当拦道器栏杆抬起后，车辆可驶离车道，当车辆驶离线圈后，地感线圈复原，档杆落下，此时通信信号灯也复原变红。自动道闸用于控制车道的通行，是防止车辆闯卡的有效措施。

2.3.5车道一体机系统

在车辆停车位置安全岛上安装室外一体机，用于安装 LED 屏、条码扫器、小票打印机、小键盘、IO 模块、IC 卡读卡器等设备，起到方便司机取票、保护设备的作用。车道一体机里配置 IC 卡读卡器，可用预约号识别，也可用于海关通关卡的读取。IC 卡内存储的数据一般包括：IC卡编号、车辆牌照号、车辆所属单位、货物单证信息、发卡时间、IC 卡有效期等内容，IC卡内存储的数据信息同时会存储再数据库中，数据库中还可以存放车辆照片等信息。

3.结语

智能闸口系统是现代集装箱码头重要组成部分，特别是有外籍集装箱停靠的港口，为了预防走私等违法行为，海关部门会对智能闸口提出高标准的要求，对集装箱车辆的准确识别，高效放行是智能闸口系统必须实现的功能。

参考文献：

[1]理查德 C.多尔夫著，谢红卫 译.现代控制系统.北京：电子工业出版社.《TD-LTE技术原理与系统设计》2015，第十二版.

[2]《GB/T 1836-1997》集装箱代码、识别和标记。

[3]曹志刚，钱亚生.现代通信原理[M].北京：清华大学出版社，1992.