自動化集裝箱碼頭視頻監控系統設計

殷婷婷，吳俊孟，錢 龍

(中交第四航務工程勘察設計院有限公司，廣東 廣州 510290)

現代化港口的機械化、自動化、智慧化程度日益增加，高效率、低人工、高穩定性、低風險的港區運營模式成為碼頭營運者最為關心的問題。視頻監控系統實現了生產調度人員在控制室即可遠程監控港區運營情況，安保人員在安保中心即可完成港區的安全防范，且比巡邏更為安全、可靠，因此視頻監控系統成為了現代化港口不可或缺的設施之一。隨著我國的自動化集裝箱碼頭逐步推廣、發展，視頻監控系統的設置也隨之發展，以適應自動化集裝箱碼頭的特點。

1 自動化集裝箱碼頭監控特點

1.1 常規集裝箱碼頭視頻監控特點

專業集裝箱碼頭分為常規集裝箱碼頭與自動化集裝箱碼頭。常規集裝箱碼頭堆場通常平行于碼頭前沿線布置，堆場區域移動機械如吊機、叉車、集卡等有序運行，但堆場操作人員較多，區域劃分不甚嚴格。視頻監控范圍主要有碼頭前沿水域、前沿裝卸區域、堆場裝卸區、倉庫和車間內部輔建區以及場地四周圍網。其中堆場裝卸區根據箱區布置，監控重點在于縱橫主干道和箱區間集卡通道，通常在高桿燈或攝像機立桿等高點設置覆蓋主干道各方向的監控攝像機，以監控主干道車流量和運行情況。箱區間車道兩側通常在高點各布置1臺攝像機監控車道內集裝箱吊裝情況和集卡運行軌跡。由堆場攝像機布置原則和安裝位置來看，常規集裝箱碼頭監控布置大多側重監控車道是否暢通、裝卸過程是否正常，安裝位置大多為高點安裝。

1.2 自動化碼頭監控特點

自動化集裝箱碼頭與常規集裝箱碼頭最大不同在于前沿和堆場內的裝卸流程、生產區內堆場區布置以及自動化與非自動化區域的分隔。輔建區、進出閘口、各建筑單體等與常規集裝箱碼頭做法基本相同，布置沒有明顯區別。

以欽州港大欖坪南作業區7#、8#泊位集裝箱自動化改造工程為例，工程擬將已建2個7萬噸級多用途泊位改造成專業化全自動化集裝箱碼頭。集裝箱堆場采用堆場垂直碼頭前沿線、外集卡作業車道呈U形且與IGV車道間隔并列的布置方式。碼頭前沿裝卸設備采用自動化雙小車岸橋，水平運輸采用智能導引車(IGV)，見圖1。堆場采用雙懸臂自動化集裝箱龍門吊結合IGV、外集卡的作業方式，IGV車道和外集卡車道分別在龍門吊懸臂兩側進行裝卸作業，見圖2[1]。

圖1 前沿作業地帶布置

圖2 堆場作業斷面(單位：m)

在自動化集裝箱碼頭裝卸過程中，除外集卡車輛外其余裝卸機械均無現場操控人員，整個裝卸流程的管控很大程度上依賴于遠程視頻監控實現，因此現場生產流程視頻監控必須覆蓋每一個環節，其中碼頭前沿作業地帶和堆場龍門吊裝卸車道為生產流程監控的重點。

為保證自動化裝卸的高效性，生產區域，尤其是自動化區域和非自動化區域須嚴格劃分。碼頭前沿作業地帶外集卡車道和自動化裝卸車道間、堆場外集卡車道和IGV車道間均由圍網分隔，且為視頻監控重點。

智能導引車接收到裝卸指令后由車載控制器分析、計算出行駛線路，導航系統提供定位和航向以行駛到準確的裝卸位置[2]，在整個運行過程中沒有現場人員參與。為了保證生產的安全性，自動化區域必須嚴格控制人員入內，非自動化生產區域內的人員則必須控制在指定區域，如堆場外集卡車道內的集卡駕駛員在裝卸的全過程不得離開駕駛室，因此生產區人員違規進入、違規翻越等行為是視頻監控的重點。

2 自動化集裝箱碼頭監控要點

2.1 生產流程監控要點

大欖坪南作業區7#、8#泊位生產流程如下：

1)集裝箱船?自動化堆場區的流程為：集裝箱船?自動化雙小車岸邊集裝箱裝卸橋?IGV?自動化集裝箱軌道龍門吊?自動化集裝箱堆場。

2)集裝箱船?特殊箱區的流程為：集裝箱船?自動化雙小車岸邊集裝箱裝卸橋?集裝箱牽引半掛車?自動化集裝箱軌道龍門吊?自動化集裝箱堆場特殊箱區。

3)自動化集裝箱堆場?貨主的流程為：自動化集裝箱堆場?自動化集裝箱軌道龍門吊?集裝箱牽引半掛車(港外)?港外。

針對以上生產流程特點，監控重點主要在碼頭前沿作業區和集裝箱堆場區。碼頭前沿作業區監控范圍，包括岸橋下方裝卸車道、岸橋后方的緩沖區以及自動化平行運輸設備行車道。對在非自動會車道作業的集卡、自動化車道、緩沖區和水平運輸設備行車道作業的IGV，以及上述區域活動的輔助人員的操作情況實施實時監控。

集裝箱堆場區監控又包括堆場大范圍監控和車道監控，大范圍監控主要輸出堆場內箱區整體情況、集裝箱流動情況、龍門吊運行情況，為調度中心管理人員全盤了解整個堆場生產情況提供畫面支持。外集卡車道監控覆蓋整條車道以掌握外集卡車道內車輛活動軌跡和運行、作業情況；U形車道堆場IGV車道監控重點為IGV在車道內的活動軌跡和作業情況。

2.2 區域和人員管控監控要點

針對碼頭四周圍網、碼頭前沿自動化與非自動化車道分隔圍網、堆場內外集卡車道與IGV車道分隔圍網利用視頻監控+智能分析技術進行管控，圍網防入侵系統主要關注人員攀爬、越界等行為，防止人員進入管控區域。

堆場內U形外集卡車道監控應無盲區覆蓋，尤其駕駛人員上下車一側，對違規上下車、違規攀爬、翻越圍網等行為進行全面監控。系統根據預先設定的多種行為特征和事件模式對防范區域或對象進行智能化的視頻識別、分析，分析后自動彈窗提醒安保人員并提供報警防區畫面，檢測到報警后通過管理平臺聯動錄像和調轉周邊球機或云臺攝像機進行報警確認[3]。

周界防入侵監控系統除對違規行為報警外，還可聯動智能廣播系統，在防入侵管控區布置一定數量的室外擴音器，當周界防入侵系統探測到管控區有違規行為發生時，可通過中控室IP網絡廣播系統對指定區域進行喊話或播放預設報警聲，以提示或驅逐違規闖入者。

3 攝像機安裝位置及設備選型

碼頭前沿作業區監控攝像機宜采用球機，主要安裝在兩類位置：1)安裝在岸橋軌間橫梁和后伸橫梁，以滿足裝卸車道近距離監控需要；2)安裝于堆場海側高桿燈或照明鐵塔上，其安裝高度不小于25 m，以滿足前沿作業區大范圍監控需求。

堆場大范圍監控攝像機安裝于堆場兩端照明鐵塔或高桿燈上，安裝高度不小于25 m，攝像機可選用室外球機或云臺攝像機，輔以增強現實(AR)全景拼接攝像機，提供3D實時畫面，以實現高點大范圍視頻監控與低點精準監控畫面聯動。

堆場外集卡車道可選用槍機、球機或槍球聯動一體機以覆蓋通道，攝像機安裝高度不宜超過8 m，可根據堆場照明燈桿布置安裝于照明燈桿或攝像機立桿上。除了上述安裝位置還可選擇在龍門吊靠路側適當位置設置球形攝像機，每縱列堆場有2臺龍門吊，攝像機跟隨其移動獲取車道監控畫面，作為定點監控的補充。

由于龍門吊在IGV車道一側的裝卸范圍立桿安裝空間受限，IGV車道監控主要依靠龍門吊門腿外側位置攝像機，約560 m縱深堆場由兩臺龍門吊各覆蓋280 m以監控整條IGV車道，見圖3[4]。

注：①為3槍機+1球機；②為1球機；③為1槍機+1球機；④為4槍機；⑤為3槍機；⑥為3拼接槍機+7球機+全景攝像機；⑦為3槍機+7球機。圖3 堆場攝像機典型布置

周界攝像機采用固定槍機結合球機的布置，固定槍機直線段間距一般不超過100 m，安裝位置以高出圍網50～100 mm為宜[5]。智能監控平臺通過對攝像機信號實時分析、處理，實現違規入侵報警，并可聯動云臺攝像機或球機對報警區域違規行為進行確認。

4 結論

1)自動化集裝箱碼頭裝卸流程監控重點在于碼頭前沿作業區和堆場區作業監控，利用安裝于岸橋、照明鐵塔(高桿燈)、路燈、攝像機立桿、龍門吊門腿等位置的攝像機高、低點結合覆蓋碼頭整個裝卸作業過程。

2)利用智能分析+視頻監控技術對區域分隔圍網的違規攀爬和翻越、自動化區域內和外集卡車道的人員違規行為進行遠程安防管控。