人都去哪了？ 早早下班了嗎？答案在數(shù)百米外的控制室——工人們一身西裝領(lǐng)帶，抓料、卸船、堆取料全程自動化。過去“晴天一身土、雨天一身泥”的場面再也看不到了。但這背后，上萬個(gè)集裝箱形態(tài)迥異、千臺運(yùn)輸車密布……如何確保一切安全運(yùn)行？如何自動識別各類隱患呢？

圖：“航天智港”部署于青島港

在青島港全自動化集裝箱碼頭，中國航天科技集團(tuán)有限公司一院12所計(jì)算機(jī)視覺創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，憑借在探測制導(dǎo)與控制技術(shù)領(lǐng)域的豐富積累，構(gòu)建了港區(qū)一體化智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)——“航天智港”港區(qū)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺，全面覆蓋碼頭重點(diǎn)管控區(qū)域，有效監(jiān)測識別各類安全隱患。

港口“無人化”運(yùn)轉(zhuǎn) 全靠智能識別裝備

在青島港，近五層樓高的軌道在岸邊規(guī)律地移動著。一輛輛集裝箱卡車有條不紊地停在指定區(qū)域，等待集裝箱放箱，在確認(rèn)放箱無誤后，按規(guī)定路線行駛離開，這一整套流程十分順暢，且?guī)缀跛胁襟E都是通過機(jī)械自動完成，偌大的港區(qū)鮮少看到工作人員。

那么，復(fù)雜的集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)流程如何實(shí)現(xiàn)無人化呢？

原來，研制團(tuán)隊(duì)通過安裝在軌道、吊具、車道等位置的“航天智港”智能識別裝備，從集裝箱的箱門、放箱過程和防止運(yùn)輸車輛被吊起等幾個(gè)容易產(chǎn)生安全隱患的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，監(jiān)測集裝箱與運(yùn)輸車輛的安全。

“航天智港”系統(tǒng)的外觀，看上去很像普通的監(jiān)控?cái)z像頭，但它內(nèi)部嵌入的算法可不普通。據(jù)12所二室港口業(yè)務(wù)項(xiàng)目經(jīng)理李釗介紹，普通攝像頭拍攝的范圍比較有限，識別精度也不夠高，“像青島港之類的潮濕、鹽堿度高，且需要24小時(shí)晝夜開工的極端環(huán)境，就格外需要強(qiáng)大、智能的監(jiān)控系統(tǒng)來保障安全。”李釗說。

圖：“航天智港”部署于青島港的鎖扣識別系統(tǒng)

“航天智港”除了探測制導(dǎo)與控制技術(shù)外，還應(yīng)用了計(jì)算機(jī)視覺的圖像特征提取技術(shù)和目標(biāo)檢測算法，以及目標(biāo)跟蹤算法、模板匹配算法和穩(wěn)定控制技術(shù)等。

以“航天智港”的自動精準(zhǔn)放箱系統(tǒng)為例，安裝在吊具上的8個(gè)攝像頭，會精準(zhǔn)探測集裝箱卡車上鎖銷的位置，并對其進(jìn)行識別和偵測，通過算法進(jìn)行判斷，核實(shí)吊具下放的角度，自動控制吊具放箱的動作，確保集裝箱與卡車上鎖銷完美鎖定，保障集裝箱的經(jīng)濟(jì)安全和卡車司機(jī)的人身安全。

部署全國重要港口，自動化流程“無安全死角”

目前，我國港口“航天智港”系統(tǒng)大受歡迎。除青島港外，“航天智港”系統(tǒng)還接連參與了北部灣港、上海港、香港HIT碼頭、深圳港等全國重要碼頭的部署運(yùn)行。就在今年，“航天智港”還完成了北部灣港的功能驗(yàn)證和批量部署。

“航天智港系統(tǒng)的普及，源于其應(yīng)對復(fù)雜‘安全隱患’有一套成熟解決方案”，航天智港市場經(jīng)理閆濤告訴記者。在碼頭自動化流程中，識別箱號、箱門是否異常打開、鎖扣遺留等問題時(shí)有發(fā)生。這將高度考驗(yàn)圖像處理和機(jī)器視覺技術(shù)，能否在碼頭關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)深入應(yīng)用。

“航天智港”系統(tǒng)優(yōu)勢恰恰在于這類精細(xì)化問題的處理上。以港口最頭疼的“鎖扣遺留問題”為例，閆濤向記者重點(diǎn)介紹了，航天智港的“機(jī)器視覺集裝箱底鎖遺留狀態(tài)識別系統(tǒng)”，這項(xiàng)系統(tǒng)在北部灣港的部署最為典型。

據(jù)了解，集裝箱遺留鎖墊進(jìn)入堆場，是集裝箱港口最重視的問題之一。它會導(dǎo)致集裝箱與其他箱產(chǎn)生固連，從而在移箱過程中，發(fā)生碰撞事故。

圖：“航天智港”機(jī)器視覺集裝箱底鎖遺留狀態(tài)識別系統(tǒng)

為對摘除鎖墊的集裝箱進(jìn)行復(fù)檢,同時(shí)對集裝箱吊具的安全保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)與革新, “航天智港”系統(tǒng)通過現(xiàn)代傳感、檢測、識別與控制技術(shù)的綜合應(yīng)用，研制出了集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，對底角遺漏鎖墊等異物的自動識別系統(tǒng)。該系統(tǒng)識別和預(yù)測該類問題，及時(shí)發(fā)出報(bào)警信息，中止作業(yè)，從而預(yù)防事故發(fā)生。

圖：遺留的鎖扣圖例

針對“鎖扣遺留”復(fù)雜性高這一痛點(diǎn)，“航天智港”系統(tǒng)采用視覺識別技術(shù)，首先采集到超過100種的鎖扣樣本，以及現(xiàn)場的各種復(fù)雜環(huán)境變化樣本，然后進(jìn)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練及識別策略修正，從而做到高識別率以及低虛警率。

據(jù)閆經(jīng)理介紹，該系統(tǒng)經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，可以在雨天，霧天，雪天，夜晚（需要光源）環(huán)境下正常作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在“航天智港”系統(tǒng)賦能下，大鎖墊(帶自鎖)、中鎖墊(帶自鎖)的檢測準(zhǔn)確率優(yōu)于99%;小鎖墊(非自鎖)的檢測準(zhǔn)確率優(yōu)于95%;虛警率優(yōu)于0.2%。

有了“航天智港”賦能港區(qū)，人們即可對前沿、堆場、車道、閘口、緩沖區(qū)的視頻流進(jìn)行分析，及時(shí)、準(zhǔn)確地識別人員、場地、設(shè)備的安全隱患，并及時(shí)將該信息推送到安全管理系統(tǒng)，有效監(jiān)測識別各類安全隱患。

現(xiàn)代化港口建設(shè) 國內(nèi)“智慧港口”關(guān)鍵技術(shù)力量

目前，在全球吞吐量十大港口中，中國已經(jīng)占領(lǐng)了7個(gè)席位。這與中國智慧港口建設(shè)大步伐邁進(jìn)密不可分。而北京航天自動控制研究所“航天智港”系統(tǒng)，基于航天視覺技術(shù)，研發(fā)了多種港口智能化解決方案，正是國內(nèi)“智慧港口”建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)力量和重要助推者。

圖：航天智港系統(tǒng)架構(gòu)圖

多年來“航天智港”持續(xù)向港口導(dǎo)入大量識別技術(shù)。在碼頭裝卸等安全關(guān)鍵環(huán)節(jié)，“航天智港”已先后研發(fā)并部署“輪胎吊自動糾偏與防撞系統(tǒng)、龍門吊自動抓放箱系統(tǒng)、漏摘鎖墊預(yù)警系統(tǒng)、岸橋全景智能識別系統(tǒng)、集裝箱卡車自動引導(dǎo)系統(tǒng)”等數(shù)十項(xiàng)視覺技術(shù)，綜合服務(wù)于港口系統(tǒng)管控平臺，形成了一整套碼頭智能裝卸解決方案，為港口帶去了全方位安全防護(hù)。

圖：北京航天自動控制研究所部分獲獎證書

三年間，“航天智港”已獲國家發(fā)明專利授權(quán)8項(xiàng)，實(shí)用新型專利1項(xiàng)，發(fā)表論文2篇；榮獲2021年度山東省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎、2021年中國航海學(xué)會科技進(jìn)步獎三等獎、北京質(zhì)量協(xié)會第七十八次QC小組示范成果等10項(xiàng)政府/行業(yè)獎項(xiàng)。

未來，航天智港將聚焦關(guān)鍵核心技術(shù)，在自動化碼頭領(lǐng)域，以更高水平自主創(chuàng)新，通過智慧化賦能推動效率再提升。