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天津港集装箱码头智能闸口建设

作者：姜嘉旗

来源：《集装箱化》2011年第06期

1智能闸口概述

集装箱检查桥（以下简称闸口）是集装箱码头的出入口，因进出码头的集装箱在此进行立体检查和交接而得名，实质上是区别码头内外责任的分界点。

在传统的闸口作业过程中，闸口理货员的工作内容分为核对单据和系统录入两部分：集港时，审核出口集港箱的装箱单、设备交接单等单据，并将相关信息输入电脑；提箱时，审核提箱凭证、设备交接单、提货单等单据。闸口理货员以高效的服务不断提高闸口通过能力和办事效率，缩短车辆过闸时间；然而，由于上述业务流程的限制，人工处理效率提升到一定程度后必然出现瓶颈。

为进一步提高进出闸口的效率，智能闸口技术应运而生。集装箱码头智能闸口应用多种成熟的技术，包括传感技术、无线射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术、光学字符识别技术、视频监控技术、自动称重技术等，与码头业务系统有机结合，完成对车号、箱号、ISO代码、箱重、残损等相关信息的采集，并自动进行业务信息比对，实现闸口的自动化控制，从而大大减少现场人员投入，提高码头作业效率。 2天津港智能闸口建设背景

2.1天津港的发展对集装箱码头提出更高要求

2006年天津滨海新区开发开放纳入国家发展战略，成为继深圳经济特区、上海浦东新区之后我国经济增长的第三个发展极。天津市欲借此机会复兴北方经济中心的地位，国家战略赋予天津滨海新区的历史使命是创新区域发展模式。

作为天津滨海新区的重要组成部分，天津港是我国北方进出口供应链上重要的一环。随着我国国民经济的快速发展，天津港港口生产实现跨越式发展，集装箱吞吐量的增长速度尤为惊人。2010年，天津港货物吞吐量一举突破4亿t，集装箱吞吐量突破万TEU，且增速未明显放缓。作为天津港货源结构的重要组成部分，集装箱货物对港口发展的影响愈发显著。如何改进现有业务流程以更好地适应现代集装箱物流发展，成为集装箱码头努力研究的课题。 2.2RFID技术的应用为智能闸口的实施奠定基础

根据天津港的要求，港内车队必须进行统一备案，每车配备唯一的标识车辆的RFID卡。该卡除车辆信息由信息中心统一一次性写入外，其余内容由相关堆场写入，在集港时进行读取。

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根据天津海关的报关要求，出口箱先由装货地运抵天津港的内部堆场，待船舶集港开始后再由堆场转运至码头等待装船，此过程主要由配备RFID卡的港内车队完成。集装箱在离开堆场闸口时由堆场对相关信息进行核实并写入RFID卡，到达码头集港时，码头可直接读取RFID卡的信息，从而减少部分信息录入工作。 2.3智能闸口的相关设备日益成熟

在箱号识别方面，国内已有多家企业拥有可靠的产品，其中包含可同时实现箱体ISO代码识别的产品；在RFID方面，国外的Intermec和国内的中兴等多家生产商都能提供满足各种需要的RFID产品；在地磅方面，天津港使用的新型电子磅支持双箱称重，能解决一车双箱分别称重的问题；其他设备如自动闸机及各种工控设备等也都完全能够满足需要。 3项目研究与实现 3.1系统整体设计

首先，根据用户的具体需求设计智能闸口系统的总体方案。由于该系统为码头内部使用的管理系统，需要与业务生产系统进行实时交互，考虑到实际的系统运行要求，将该系统定为客户机/服务器网（C/S）结构，并主要运行于码头的局域网上。在该局域网环境下，系统运行所用的网络带宽完全可以满足各种数据和视频信息的传递。经过系统调研，考虑到日后系统的使用情况，在适应天津港大口岸环境的前提下，尽量减少对码头现有系统的影响。本系统软件最终根据使用功能的不同，大体分为5个子系统：集控中心系统、验残系统、缓冲区管理系统、前端数据采集系统、业务处理系统。图1为主要系统和设备的拓扑结构。 3.2系统主要功能

（1）前端数据采集系统负责闸口的设备控制和数据采集。系统提供友好的人机交互界面，利用输入输出设备完成基本信息的录入和处理结果的输出；系统配备对讲设备，异常情况下可以与集控中心进行语音交互。

（2）集控中心系统配备固定岗位人员集中监控各闸口的业务处理过程，发生异常情况时可以人工介入进行数据的补采、核对、校正，必要时可以远程控制前端数据采集系统进行软复位。

（3）业务处理系统接收各闸口终端发送的业务请求数据包，采用“先入先出”的排队机制集中处理业务请求，并将处理结果反馈给各闸口终端。如果集装箱不符合入场作业条件，系统将生成缓冲区任务，交由缓冲区管理系统处理。

（4）验残系统侦听各闸口的箱体验残信号，获取设备采集的箱体各面图片，供操作员检测箱体残损情况，并将确认结果发送至前端数据采集系统。

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（5）缓冲区管理系统集成人工闸口的收提箱功能，结合前端数据采集系统采集的相关数据，配备专职人员负责处理问题箱的收提业务，以及智能闸口无法处理的其他特殊业务。 3.3系统工作流程 3.3.1集港流程

车检器不断检测车辆到达状态，一旦发现车辆到达，系统即进入工作状态，前端数据采集系统开启RFID读取服务和箱号识别数据接收服务，同时由红外对射触发的摄像头完成对箱体的连续抓拍，为箱号及ISO代码识别程序和验残程序提供基础图片数据，显示屏提示“请刷取RFID卡”。

箱号及ISO代码识别相关设备和程序将识别数据打包并以报文方式发送给前端数据采集系统；验残图片抓拍设备将相关图片合并处理后发送给验残系统进行展示，验残人员确定残损信息后再由验残系统反馈给前端数据采集系统。

车辆停稳后，司机将RFID卡放在一体机柜的RFID读写器上，前端设备采集RFID信息；同时地磅采集箱重信息并显示在显示屏上，便于司机掌握系统信息。

若以上信息均无误，则系统进入下一流程。前端数据采集系统将相关信息发送给业务处理系统，由业务处理系统进行相关业务数据的合法性校验，若无问题则自动生成相关场位，显示屏提示“请取票进门”，同时挡杆抬起，车辆进入堆场。车检器探测到车辆离开后，挡杆落下，进入下一处理循环，等待车辆到达。

整个过程中前端数据采集系统的状态实时传送至集控中心系统，便于管理人员及时了解各种信息，对特殊情况进行干预和处理。 3.3.2提箱流程

车检器不断检测车辆到达状态，一旦发现车辆到达，系统即进入工作状态，前端数据采集系统开启RFID读取服务和条码扫描服务，显示屏提示“请刷取RFID卡”；车辆停稳后，司机将RFID卡放在一体机柜的RFID读写器上，前端设备采集RFID信息，读取车辆信息；读取成功后停止RFID服务，显示屏提示“请扫描条形码”；条形码读取成功后，显示屏提示“请输入提箱数”，司机输入提箱数，系统将请求数据打包发送给业务处理系统进行统一处理，若无问题则自动生成相关场位，显示屏提示“请取票进门”，同时挡杆抬起，车辆进入堆场；车检器探测到车辆离开后，挡杆落下，进入下一处理循环，等待车辆到达。 3.3.3其他流程