CN111170158A

CN111170158A - 集装箱装船贝位自动识别系统及方法

Info

Publication number: CN111170158A
Application number: CN202010187618.9A
Authority: CN
Inventors: 丰立刚; 赵元志; 郑瑶
Original assignee: Tangshan Wailun Tally Co Ltd
Current assignee: Tangshan Wailun Tally Co Ltd
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-05-19

Abstract

本发明涉及集装箱理货系统，具体是一种集装箱装船贝位自动识别系统及方法。所述系统包括PLC控制器，视频采集装置，计算机，其中PLC控制器通过局域网与计算机连接，传输集装箱走行小车的位置数据；视频采集装置安装在集装箱走行小车上，通过局域网与计算机连接，传输装船视频数据；计算机处理得到预设贝位，显示预设贝位的可视化界面与装船视频，支持人工输入贝位信息。所述方法为根据当前集装箱与前一集装箱行走小车的相对位移，以前一集装箱的贝位作为相对基准，计算该集装箱的贝位。本发明能够提升箱体贝位的精确度，减弱装船现场理货人员的工作量，增加理货人员的安全系数，在集装箱装船作业中发挥巨大作用。

Description

集装箱装船贝位自动识别系统及方法

技术领域

本发明涉及集装箱理货系统，具体是一种集装箱装船贝位自动识别系统及方法。

背景技术

贝位是集装箱在船舶中的具体装载位置，一般由6位数字组成，包括行、列、层等位置参数，识别集装箱装船贝位是集装箱理货业务的一项重要工作。传统的集装箱装船贝位识别是由理货人员在集装箱岸桥之下或者船舱舱口旁边进行理货，劳动强度大，工作环境恶劣，且易受来往倒运车辆伤害，同时高空作业，有坠落风险。由于人眼识别，易受员工自身素质高低、船舶情况、箱型等客观情况影响，准确率较差。

已公知的智能理货系统的贝位识别技术基本上是靠激光测距仪进行位置测定的，需安装激光扫描仪，伺服电机，电机驱动器，GPS天线等多种昂贵设备。其缺陷和不足如下：

（1）由于受码头环境影响，激光测距仪系统易腐蚀，且由于其价格昂贵，导致维护费用高昂。

（2）由于上述设备敏感性高，且码头环境腐蚀性强，故障率居高不下，影响码头正常、稳定生产。

（3）在集装箱装卸作业现场，一是船舶受潮汐影响易发生晃动；二是桥吊也会因为受力而颠簸、振动；三是由于船型差异，舱底和较低位置会被遮挡而存在死角。受上述三种因素影响，使用激光测距技术进行箱体贝位确定，往往会而存在较大误差，造成实际操作中定位不准确。

（4）在集装箱装船过程中，由于集装箱有时会改变装载位置，理货人员经常会进行贝位修改，上述理货系统都是要手工输入箱号，再输入与之相符的实际装载贝位才能完成修改，操作繁琐，费时费力，出错率高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种专业化、智能化的集装箱装船贝位自动识别系统及方法，能够合理分解工作中的各个环节，提高管理水平和工作效率，操作性强，成本低，准确率高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种集装箱装船贝位自动识别系统，包括PLC控制器，视频采集装置，计算机，其中PLC控制器通过局域网与计算机连接，传输自动采集的集装箱走行小车的位置数据；视频采集装置安装在集装箱走行小车上，通过局域网与计算机连接，传输实时拍摄的集装箱装船视频数据；计算机设有处理单元、显示屏、输入装置，计算预设贝位，显示处理得到的预设贝位可视化界面与集装箱装船视频，输入重置的贝位信息。

视频采集装置与信号转换装置连接，将实时拍摄的集装箱装船视频数据转换成电信号，传输至计算机；计算机通过信号转换装置将接收的电信号还原成集装箱装船视频数据。

一种基于所述集装箱装船贝位自动识别系统的识别方法，按下述步骤进行：

1)启动集装箱装船作业；

2)如果是首箱，则执行步骤3；否则执行步骤4；

3)根据集装箱行走小车的位置信息，通过算法计算首箱贝位；

4)根据当前集装箱与前一集装箱行走小车的相对位移，以前一集装箱的贝位作为相对基准，通过算法计算该集装箱的贝位，依次类推第N箱则以第N-1箱的贝位作为相对基准坐标计算贝位；

5)在“贝图”上自动填充当前集装箱的位置，同时播放集装箱装船视频；

6)返回步骤4，直至最后一个集装箱装载完成，作业结束。

系统设置自动校验机制，在步骤3和4计算贝位结果之后，如果判为正确，则继续执行步骤5，否则执行贝位修正过程，例如弹出贝位修正对话框，同时进行语音提示。

系统设置人工校验机制，步骤5中，在“贝图”上填充集装箱位置后，进行人工核验贝位的准确性，如果核验通过则继续执行下一集装箱贝位计算过程，否则执行贝位修正过程。

贝位修正方法为对“贝图”上的当前集装箱进行拖拽处理，将其移动到正确位置；或者选中当前集装箱的一个固定点后，再选择该点的正确位置；或者输入贝位数值。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，有益效果是：

（1）定位准确，本发明根据集装箱走行小车之间的相对位置计算贝位，克服了因船舶晃动、等客观因素的影响，极大提升了贝位准确率；

（2）本发明可实时采集每个集装箱装卸时的状态与位置、作业时间等信息，实现了数字化理货，可视化图像理货，并且每个集装箱均保留图片和视频资料，数据具有可追溯性；

（3）硬件成本低，本发明软件控制方法和传统方法相比，很大程度上降低了硬件成本和维护费用；

（4）节约人工成本，本发明具有自动识别贝位、自动判断校验功能，大部分业务流程中无需人工干预，大大减少理货人员数量并降低了工作强度；

（5）人员安全系数高，本发明通常情况下无需在集装箱岸桥之下或者船舱舱口旁边的理货人员，大大降低了理货员受伤害的机率。

附图说明

图1是具有本发明贝位自动识别系统的集装箱装船系统构架示意图；

图2是具有本发明自动识别贝位方法的集装箱装船流程图；

图3是本发明自动识别贝位方法的流程图；

图中：PLC控制器1；全景相机2；计算机3；枪机4；摄像球机5；贝位球机6；网络交换设备7、8；光电转换设备9、10。

具体实施方式

以下结合附图及实施例详述本发明。

参见图1，集装箱装船系统构架示意图，包括安装在大梁上的摄像球机5、枪机4，安装在走行小车上的全景相机2，及机房中部署的PLC控制器1、计算机3等，其中PLC控制器1、全景相机2、计算机3是本发明贝位自动识别系统的核心组成部分。

集装箱走行小车上安装的全景相机2拍摄装船视频，经过光电转换设备10与光电转换设备9转换，通过网络交换设备7传输至计算机3，在大屏上显示。同时将拍摄的车顶号传输给计算机上的核心识别软件进行车顶号识别。

大梁上其他球机5拍摄图片通过网络交换设备8传输到计算机3（同时串口服务器连接到交换机上）的核心识别软件进行箱号识别。

贝位球机6拍摄贝位视频，PLC控制器1将测算数据一并传入计算机3，通过计算机3上的贝位程序计算出贝位。

网络交换设备7把图片、识别出的箱号、车顶号、计算出贝位等传输给理货中心计算机上的智能理货系统（QCM）（图中未画出）。

参见图2，集装箱装船流程包括下述步骤：

1、将船图、吊桥PLC数据、GPS坐标数据传输至理货系统（QC）；

2、从QC系统查询当前箱号、作业船名、航次信息等，通过船名匹配船图文件；

3、该船是否为第一次作业，如果是则执行步骤4；否则执行步骤5；

4、分析船图文件信息，获取船型大小及各贝的排列分布情况，之后执行步骤5；

5、采用本发明的自动识别贝位方法分析各集装箱贝位；

6、显示实时拍摄的船上的位置信息，保存视频数据；

7、在智能理货系统（QCM）中对贝位信息进行人工确认，保存各集装箱贝位信息，并为第三方应用留出接口；

8、装船作业完毕，生成装船贝图，发送给相关方。

参见图3（图中虚线框为可选步骤），本发明的自动识别贝位方法主要包括下列关键环节：

1、首箱定位，集装箱装船开始作业后，根据集装箱走行小车运行的轨迹和枪机拍摄装船视频，系统根据算法规则，将预设贝位以可视化界面展示给理货员，理货员查看同时传输的视频流，将人工确认贝位号后发送给系统，系统将该箱积载贝位号作为基准坐标，作为以后贝位计算依据。

2、位移确定，第二个装载的集装箱根据第一箱基准坐标位置，相对位移坐标确定该箱位移距离，根据一个集装箱标准宽度和高度确定该箱位移多少个箱位。实际装船作业中，行走小车增幅或者减幅非标准的一个或几个集装箱标准宽度与高度，可能会超过或者不足，本方法通过独特逻辑合理判断行走小车运行幅度，结合前箱位置，准确判断第2箱与第1箱的位移距离。

3、定位：船的首尾方向为集装箱贝位，船的宽度方向集装箱的水平位置，船的高度方向为集装箱的高度位置，每一个方向由两个阿拉伯数字代表，一个集装箱则由六位数字定位而成，即对应船舶空间中的一个三维立体点。根据第一箱的三维立体点，结合步骤二位移距离，确定第二箱装箱位置。

4、系统自动校验：若系统默认判断识别准确，将自动在贝图上填充位置，同时后台界面采用图形化处理，装船箱子在该船贝位图上模拟显示，并自动通过。

5、贝位修改，若系统默认识别不准确，将弹出对话框，同时语音播报提示，界面采用图形化处理，装船箱子在该贝位图上模拟显示，人工结合装箱视频，查看实际位置，与系统给出位置不符时，用鼠标在生成的模拟图上进行拖拽箱位即可完成录入。

6、第N箱位移确定，第N个装载的集装箱根据第N-1箱基准坐标位置，相对位移坐标确定该箱位移距离，根据一个集装箱标准宽度和高度确定该箱位移多少个箱位。实际装船作业中，行走小车增幅或者减幅非标准的一个或几个集装箱标准宽度与高度，可能会超过或者不足，本方法通过独特逻辑合理判断行走小车运行幅度，结合前箱位置，准确判断第N箱与第N-1箱的位移距离。

7、第N箱定位：船的首尾方向为集装箱贝位，船的宽度方向集装箱的水平位置，船的高度方向为集装箱的高度位置，每一个方向由两个阿拉伯数字代表，一个集装箱则由六位数字定位而成，即对应船舶空间中的一个三维立体点。根据第一箱的三维立体点，结合步骤六位移距离，确定第N箱装箱位置。

本发明的贝位自动识别方法能够提升箱体贝位的精确度，通过人工核验装船视频保障了自动识别结果的准确性，减弱了装船现场理货人员的工作压力，增加了理货人员的安全系数，在集装箱装船作业中发挥巨大作用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种集装箱装船贝位自动识别系统，包括PLC控制器，视频采集装置，计算机；其特征在于：PLC控制器通过局域网与计算机连接，传输自动采集的集装箱走行小车的位置数据；视频采集装置安装在集装箱走行小车上，通过局域网与计算机连接，传输实时拍摄的集装箱装船视频数据；计算机设有处理单元、显示屏、输入装置，计算预设贝位，显示处理得到的预设贝位可视化界面与集装箱装船视频，输入重置的贝位信息。

2.根据权利要求1所述之集装箱装船贝位自动识别系统，其特征在于：视频采集装置与信号转换装置连接，将实时拍摄的集装箱装船视频数据转换成电信号，传输至计算机；计算机通过信号转换装置将接收的电信号还原成集装箱装船视频数据。

3.一种基于所述集装箱装船贝位自动识别系统的识别方法，按下述步骤进行：

1）启动集装箱装船作业；

2）如果是首箱，则执行步骤3；否则执行步骤4；

3）根据集装箱行走小车的位置信息，通过算法计算首箱贝位；

4）根据当前集装箱与前一个集装箱行走小车的相对位移，以前一个集装箱的贝位作为相对基准，通过算法计算当前集装箱的贝位，依次类推第N箱则以第N-1箱的贝位作为相对基准坐标计算贝位；

5）在“贝图”上自动填充当前集装箱的位置，同时播放集装箱装船视频；

6）返回步骤4，直至最后一个集装箱装船完成，作业结束。

4.根据权利要求3所述之集装箱装船贝位自动识别方法，其特征在于，系统设置自动校验机制，在步骤3和4计算贝位结果之后，如果判为正确，则继续执行步骤5，否则执行贝位修正过程。

5.根据权利要求3所述之集装箱装船贝位自动识别方法，其特征在于，系统设置人工校验机制，步骤5中，在“贝图”上填充集装箱位置后，人工核验贝位的准确性，如果核验通过则继续执行下一个集装箱贝位计算过程，否则执行贝位修正过程。

6.根据权利要求4或5所述之集装箱装船贝位自动识别方法，其特征在于，贝位修正方法为对“贝图”上的当前集装箱进行拖拽处理，将其移动到正确位置；或者选中当前集装箱的一个固定点后，再选择该点的正确位置；或者输入贝位数值。