盛秋實

摘 要：本文主要對某港口的智能閘口系統(tǒng)進行研究，闡述了系統(tǒng)目標(biāo)、設(shè)計原則、系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)組成等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：閘口 集裝箱箱號自動識別 電子車牌識別

1.引言

港口智能閘口系統(tǒng)主要是對過閘口通道的運載集裝箱的貨車自動進行重量采集、電子車牌等數(shù)據(jù)采集，將采集到的數(shù)據(jù)與集裝箱碼頭管理系統(tǒng)（簡稱 TOS）交互，完成條碼掃、小票打印等人機交互工作，然后將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)給海關(guān)特殊監(jiān)管區(qū)域信息平臺進行比對，系統(tǒng)根據(jù)返回的比對結(jié)果確認(rèn)是否放行，并將所有記錄的數(shù)據(jù)和相關(guān)圖存入本地數(shù)據(jù)庫。在港口的閘口上實現(xiàn)了無人值守，從而少了閘口的人員投入，并且保證了數(shù)據(jù)的客觀性和監(jiān)管的力度。

2.系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

根據(jù)港口的需求和特點，設(shè)計原則需滿足：

系統(tǒng)設(shè)計先進性原則；系統(tǒng)設(shè)計可擴展性、兼容性和長遠性原則；系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、可靠的原則；系統(tǒng)功能完善與節(jié)省投資相結(jié)合的原則；系統(tǒng)具有自動控制與人工適當(dāng)干預(yù)相結(jié)合的原則；系統(tǒng)操作簡單、易于維護原則。

2.2 工作流程

港區(qū)的閘口只能車道包含紅外對射檢測器、輛檢測器、攝機、地磅、電子車牌讀寫器、電子擋桿、道口一體機、LED 顯示屏等設(shè)備，見圖1。

一條完整的集裝箱智能閘口工作流程如下：

系統(tǒng)開始工作：打開車輛檢測器、箱號識別，等待車輛到來→紅外對射探頭及地感線圈檢測到車輛到達閘口通道，系統(tǒng)啟動箱號識別、電子車牌識別工作→各項識別完成，系統(tǒng)啟動地磅模塊開始工作→地磅數(shù)據(jù)采集完成，向系統(tǒng)發(fā)送采重的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)結(jié)束一個采集周期→前端控制系統(tǒng)向閘口控制系統(tǒng)發(fā)送采集數(shù)據(jù)并等待返回→前端控制系統(tǒng)收到放行指令，控制室外一體機打印作業(yè)小票并顯示引導(dǎo)信息，同時控制電子當(dāng)桿抬起→車輛駛離卡口，紅外探頭及地感線圈監(jiān)測到車輛離開，檔桿歸位，系統(tǒng)繼續(xù)等待下一輛車的到來。

2.3 系統(tǒng)組成

港區(qū)電子閘口系統(tǒng)主要包括：集裝箱箱號自動識別系統(tǒng)、電子車牌識別系統(tǒng)、電子地磅采集系統(tǒng)、自動放行控制系統(tǒng)、車道一體機系統(tǒng)。

2.3.1集裝箱箱號自動識別系統(tǒng)

該系統(tǒng)的功能是可以識別《GB/T1836-1997》 標(biāo)準(zhǔn)的集裝箱號碼，可以處理任何印刷方式的箱號；識別貨柜前、后、左、右、國家代碼、箱形代碼及檢驗碼，支持多種類型排列箱號識別，如一至四行水平箱號，一至兩行垂直箱號，兩位數(shù)國家代碼和四位數(shù) ISO 箱形代碼，可以分辨出集裝箱種類，在某些集裝箱側(cè)面污損、字符剝落、字跡不清等情況下，通過圖的互補也能保證正確地識別出集裝箱箱號，同時能在惡劣天氣條件下正確識別集裝箱箱號。系統(tǒng)能達到全天候箱號識別率 95%以上，識別時間≤2s。硬件包括紅外對射探頭、攝像機、PLC和客戶端電腦等組成。紅外對射探頭的信號線和PLC 相連，PLC 可以檢測到紅外探頭的信號變化。紅外探頭可以感應(yīng)集裝箱車輛的的位置，攝像機分別位于集裝箱車輛的前、后、左、右，對集裝箱車輛進行全方位的拍攝，攝像機在集裝箱車輛進入閘口時，為車輛拍攝多張照片，通過信號線傳輸至客戶端電腦，再通過電腦內(nèi)的圖片智能識別系統(tǒng)自動識別圖片中的集裝箱號，系統(tǒng)可以顯示記錄的通道號、通過時間、前箱號、后箱號，前箱殘損標(biāo)記、后箱殘損標(biāo)記、前箱殘損說明、后箱殘損說明。另外，系統(tǒng)還支持用戶及權(quán)限管理，殘損代碼定義及管理，檢索報表功能。

2.3.2電子車牌識別系統(tǒng)

電子車牌采用射頻識別技術(shù)，車牌系統(tǒng)由無線射頻標(biāo)簽、無線射頻天線及讀寫器組成。電子車牌采用無線射頻技術(shù)，內(nèi)部芯片寫入了和集裝箱車輛有關(guān)的信息，包括：車牌號碼、車身識別碼、車輛重量、車輛型號等信息；電子車牌內(nèi)部閃存可以根據(jù)要求設(shè)置，可重復(fù)寫入及擦掉。無線射頻天線為系統(tǒng)發(fā)射、接收無線信號的裝置，電子車牌在接收到射頻天線發(fā)射無線信號后，啟動內(nèi)部芯片，然后向射頻天線返回一個含有車輛信息的無線包；天線的安裝需根據(jù)閘口車道的布置現(xiàn)場確定，需做到前方無阻擋，在收發(fā)信號時無障礙物阻擋，同時要考慮緊鄰的兩條車道天線的位置，避免電磁干擾。讀寫器相當(dāng)于整個系統(tǒng)的大腦，負責(zé)命令射頻天線發(fā)射無線信號，并在射頻天線接收到電子車牌反饋的無線信號包后對其進行處理，解析信號包內(nèi)所包含的車輛信息，解析完畢后將信息傳輸至中控機顯示。電子車牌的工作流程如下：在集裝箱車輛進港前到港口管理中心領(lǐng)取無線射頻標(biāo)簽→紅外對射探頭探測到車輛進入閘口→系統(tǒng)開始通過無線射頻天線發(fā)射射頻信號→電子車牌接收到射頻信號后通過內(nèi)部電路芯片將無線信號轉(zhuǎn)化為電信號→電信號驅(qū)動電子標(biāo)簽將已存儲的信息通過無線信號發(fā)射出去→系統(tǒng)天線接收到電子車牌返回的信號，并對此信號進行分析、顯示→如電子車牌返回的信息無誤→對該車輛放行→如電子車牌返回的信息有誤→系統(tǒng)重復(fù)發(fā)射射頻信號進行采集直到車牌返回正確的信號。

2.3.3電子地磅采集系統(tǒng)

電子地磅采集系統(tǒng)主要用于通過數(shù)字式電子地磅采集通過通道的車輛重信息，當(dāng)車輛通過卡口車道時，電子地磅自動稱出通過車輛的重量，并傳送給工控機，工控機處理后將重量信息傳送至系統(tǒng)。本工程閘口部分崗?fù)た赡軙髮崿F(xiàn)無人值守功能，車輛在地磅上的位置也無人現(xiàn)場指揮，也為了電子地磅系統(tǒng)更快速的顯示重量信息，系統(tǒng)可以滿足車輛在地磅上緩慢移動，不需要?？康街付ㄎ恢镁涂梢燥@示度數(shù)，當(dāng)車輛在地磅上緩慢移動時，地磅不斷的傳送重量信息至中控機，當(dāng)重量信息穩(wěn)定時就可以任務(wù)該讀數(shù)為地磅的稱重讀數(shù)。

2.3.4自動放行控制系統(tǒng)

自動放行控制系統(tǒng)通過紅外探頭和地感線圈確定車輛位置，同時通過改變紅綠燈、顯示屏的狀態(tài)及檔桿狀態(tài)對車輛駕駛?cè)藛T做出通行提示，從而達到引導(dǎo)車輛通行的目的。

紅外對射探頭一般安裝在閘口車道可以檢測到車輛到達的位置，一般安裝較高，防止誤報，當(dāng)檢測到車量到達時，輸出信號至箱號自動識別系統(tǒng)，系統(tǒng)攝像機對集裝箱進行拍攝，然后通過智能圖形識別軟件對其分析。 地感線圈安裝在閘口車道底部，利用電磁感應(yīng)原理，當(dāng)車頭進入閘口通道后，地感線圈產(chǎn)生電磁反應(yīng)，輸出一個信號，系統(tǒng)得到信號后對電子車牌讀取。當(dāng)攔道器欄桿抬起后，車輛可駛離車道，當(dāng)車輛駛離線圈后，地感線圈復(fù)原，檔桿落下，此時通信信號燈也復(fù)原變紅。自動道閘用于控制車道的通行，是防止車輛闖卡的有效措施。

2.3.5車道一體機系統(tǒng)

在車輛停車位置安全島上安裝室外一體機，用于安裝 LED 屏、條碼掃器、小票打印機、小鍵盤、IO 模塊、IC 卡讀卡器等設(shè)備，起到方便司機取票、保護設(shè)備的作用。車道一體機里配置 IC 卡讀卡器，可用預(yù)約號識別，也可用于海關(guān)通關(guān)卡的讀取。IC 卡內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)一般包括：IC卡編號、車輛牌照號、車輛所屬單位、貨物單證信息、發(fā)卡時間、IC 卡有效期等內(nèi)容，IC卡內(nèi)存儲的數(shù)據(jù)信息同時會存儲再數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)庫中還可以存放車輛照片等信息。

3.結(jié)語

智能閘口系統(tǒng)是現(xiàn)代集裝箱碼頭重要組成部分，特別是有外籍集裝箱?？康母劭冢瑸榱祟A(yù)防走私等違法行為，海關(guān)部門會對智能閘口提出高標(biāo)準(zhǔn)的要求，對集裝箱車輛的準(zhǔn)確識別，高效放行是智能閘口系統(tǒng)必須實現(xiàn)的功能。

參考文獻：

[1]理查德 C.多爾夫著，謝紅衛(wèi) 譯.現(xiàn)代控制系統(tǒng).北京：電子工業(yè)出版社.《TD-LTE技術(shù)原理與系統(tǒng)設(shè)計》2015，第十二版.

[2]《GB/T 1836-1997》集裝箱代碼、識別和標(biāo)記。

[3]曹志剛，錢亞生.現(xiàn)代通信原理[M].北京：清華大學(xué)出版社，1992.