物流中心快递类海关监管作业场所系统设计——智能卡口系统

    系统概述
    根据海关总署第 232 号令配套的《海关监管作业场所设置规范》、海关相关的作业流程及监管要求，本次规划设计的江西新余跨境园区海关监管场所的智能卡口系统，配置相应的符合海关监管要求的智能卡口系
统及设备，并实现智能卡口系统与海关后台系统联网对接，最终达到监管区验收的条件并通过海关验收。
    规划目标
    卡口系统将实现以下功能目标：
    （1）智能卡口系统与海关金关工程二期卡口系统完全兼容，能够实现高度智能化，减少人为干预，提高了车辆过卡速率；以及有痕迹地人工异常处理，便于是否追查；
    （2）系统具有系统和硬件状态实时监测、数据采集、数据过滤、数据汇总等功能；
    （3）系统能够对过卡车辆数据和视频信息的实时采集、解析和保存，并根据海关及其他平台的业务需要创建数据交互报文；
    （4）系统支持灵活的工作流时序配置，根据不同业务要求，配置不同的时序流程，可满足海关的不同业务需求；如：空进重出、重进重出、重进空出等；
    （5）处理平台系统将其内部处理的数据分为配置数据和采集数据两种，根据每种数据的不同特点采用不同保存方式确保了数据处理的及时性和高效性；
    （6）历史数据持久化保存，平台将过卡车辆的采集信息、平台返回的放行信息，系统和硬件状态数据，及运行日志等分类持久保存，实现后期数据查询、统计、分析及数据挖掘；
    （7）智慧卡口系统采用分级授权分级管理模式，确保责任明确；同时实现权限下放。具体将用户权限分为一级权限（直属关级）、二级权限（隶属管理级）、三级权限（监管场级），每级权限均包括操作员和管
理员两种角色，具备具有向下授权功能；
    （8）系统实现数据结构化存储，及数据价值化分析，为海关、企业等提供有价值的信息；
    （9）系统采用数据处理与硬件控制分析，使得系统具有较高的处理速度及执行效率。系统使用时，如果系统自动放行，则系统处理每辆车耗通过卡口通道时停留时间小于 15 秒；
    （10）本系统具有较强的兼容性，能够支持多种协议自适应功能，可实现与海关平台等多家信息比对平台进行无缝对接；
    （11）本系统能够实现卡口系统服务进程守护，如果服务程序意外终止,守护进程会检测到并重新启动服务；
    （12）本系统具备在异常状态下实行人工干预处理功能，同时在嵌入式采集器上固定前端设备管理程序，实现灵活调试及应急故障处理等；
    （13）本系统能够确保卡口系统正常运行的整体识别准确率集装箱箱号识别广东省 98%以上，车牌识别率 98%以上，二维码识别率在99%以上。

    系统网络结构规划
    智能卡口规划设计
    卡口通道配置
    本次集装箱卡口：2 进 2 出 4 条 A 类货车通道,共进共出 1 条 C类行政通道。集装箱货车通道配备：箱号识别设备、光学车牌识别设备、二维码识别设备、电子车牌识别设备、电子地磅设备、通道监控、放行
控制道闸和通道红绿灯、通道一体机柜、LED 引导屏等设备。行政通道配备：光学车牌识别设备、通道监控、放行控制道闸和通道红绿灯、LED 引导屏等设备。卡口通道配置如下表：

    卡口通道设备部署

    (一) 系统功能
    实现集装箱车辆进入卡口通道时，在不需要任何硬件触发、不停车情况下自动抓取车辆视频，采用人工智能算法（AI）技术进行分析，自动识别出集装箱的箱号、箱型及箱门朝向等信息。
    可在不同气候条件下，包括白天、夜晚照明不足等环境下工作，系统适应多种恶劣环境下进行工作，如北方严寒、高温潮湿、灰尘等环境下工作，系统能有效地识别 GB/T 1836-1997 标准的集装箱号码，可以处
理任何号码的印刷方式，包括（但不限于）一行、两行、三行、四行、一列、两列横排及竖排箱号的识别；可以处理各种 20 英尺箱、40 英尺箱、标准箱、冷藏箱、超高箱、超长箱、框架箱等。
    (二) 系统组成
    AI 集装箱号自动识别子系统硬件部分由高清摄像机设备、补光控制设备、GPU 服务器、AI 算法处理服务、箱号接口服务及网络传输和计算机等辅助设备组成，其中软件系统部分由视频抽帧、算法处理、识别及
校验、数据接口传输服务等部分模块完成。
    (三) 性能指标
    采用智能 AI 识别技术，视频流不停车识别技术，从车辆通过时视频流中自动获取箱号图片进行智能分析后识别，不借助触发设备，动态捕捉箱体状态。
    每一辆集装箱车辆进入卡口时，视频抽帧、识别、然后保存集装箱号的图片最多达到 4 张。保存前、后、单侧面共 3 个方向图片，双箱则 4 张，单箱 3 张。
    系统能有效地识别 GB/T 1836-1997 标准的集装箱号码，可以处理任何号码的印刷方式，包括（但不限于）一行、两行、三行、四行、一列、两列等；可以处理各种 20 英尺箱、40 英尺箱、标准箱、冷藏箱、超
高箱、超长箱、框架箱等；
    箱号检测及识别在车辆行驶过程中完成，不需要停车，在车速<=15KM/H 时，都能够正常识别；
    系统能够有效规避相关外部干扰对识别结果的影响，如高车头（车顶超过集装箱顶）、拖车项的翻盖头、单箱在车架位置（前、中、后等）；
  单幅图像识别时间小于 400ms，单个集装箱号识别时间小于 2秒；
  在箱号没有污损情况下，箱号自动识别成功率≥98%，识别时间≤2s；
  系统能够满足白天和黑夜不同光线条件下的正常工作，不受雨、雪、雾等恶劣天气的影响；
  智能化补光系统，每通道系统每天的总功耗<=500W。
    高清光学车牌识别系统
    (一) 系统功能
    车牌光学识别技术以数字图像处理、模式识别、计算机视觉等技术为基础，用监控网络摄像机所拍摄的车辆图像或者视频序列进行分析，得到每一辆汽车唯一的车牌号码，从而完成识别过程。系统通过视频采集
接口采集摄像头摄入包含车牌的视频图像，再对动态采集到的图像进行处理以克服图像干扰，改善识别效果，接着在动态采集到的图像中自动找到车牌的位置也就是边缘检测，并分割出单个字符的矩形区域， 然后对
车牌进行二值化，最后把规整好的字符输入字符识别系统进行识别。
    光学车牌识别系统，该系统利用先进的光电、计算机、图像处理、模式识别、远程数据访问等技术，对监控路段的机动车道、非机动车道进行全天候实时监控并记录相关图像数据。前端处理系统对所拍摄的图像
进行分析，从中自动获取车辆的通过时间、地点、行驶方向、号牌号码、号牌颜色、车身颜色等数据。
    (二) 系统组成
    光学车牌识别系统主要由一体化的高清网络摄像机、防护罩、补光设备、立柱、软件接口协议等组成。
    高清网络摄像机内因车牌图像自动识别单元，系统完全脱离后端工控机独立运行。其中一体化高清网络摄像机作为系统中对车辆牌照图像数据的采集源，利用时序逻辑完成对车辆前牌照图像的拍摄，并完成图像
数据的压缩存储、识别、二值化图像处理等。
    (三) 性能指标
  能够识别按国家标准（中华人民共和国公共安全行业标准GA36-2018 中华人民共和国机动车号牌）的所有车牌，含汉字、字母、数字、颜色等信息。
  不小于 400 万像素，帧率 25fps。
  识别符合“GA36-2007”、“GA36-2014”标车牌照及 2013 式新军车牌照与 2013 式新武警车牌照。
  支持双快门，支持视频流和抓拍帧同时输出，在抓拍的同时进行道路监控。
  支持双码流，采用先进的视频压缩技术 H.264 编码，压缩比高，且处理非常灵活，同时支持 MJPEG 编码，抓拍帧采用 JPEG 编码，图片质量可设置。
  支持抓拍同步闪光灯输出，最多可支持 3 路闪光灯同步输出，支持多种补光方式：独立闪、不闪、关联闪、轮闪和频闪等。
    支持闪光灯自动光控功能。
  支持多种抓拍方式。
  光耦隔离输入普通线圈抓拍
  光耦隔离输入线圈测速抓拍
  RS-485 触发抓拍
  视频卡口虚拟线圈抓拍
  支持智能识别功能。
  内置车牌识别功能
  内置车型识别功能
  支持网络触发连续抓拍功能
  支持 RS-485 功能，可以接入车检器、红绿灯信号检测器和雷达等串口外围设备。
  车牌识别率：>=98%
  识别时间：<300ms
    二维码识别系统
    (一) 系统功能
    二维码识别系统，即通过固定在室外一体化机柜内的二维码扫描器，能够识别纸上印刷的二维码和手机屏幕上的二维码，将识别结果通过串口上传至工控机上的采集系统，然后由采集系统进行后续处理。
    (二) 二维码扫码器组成
    二维码扫描器一般由光源、光学透镜、扫描模组、模拟数字转换电路加塑料外壳构成。
    (三) 性能指标
    识别种类：支持一维条码、二维码；
    输入电压：5.5VDC ± 0.25 V；
    工作功率：2.0 W (400 mA @ 5V)；
    系统接口：USB, RS232, 键盘口, IBM 46xx (RS485)；
    扫描类型：影像扫描 (832 x 504 像素)；
    手机亮度要求：80%~90%；
    手机屏幕：无刮痕；
    运动容差：在最佳焦距范围内能读取动速度为 200cm/秒的0.33mm (13mil)条码；
    扫描角度水平：46°垂直：28°；
    可识别的印刷对比度：最低 20%的反射差；
    识别角度：仰角，偏角 70°，75°。
    电子地磅采集系统
    电子地磅主要由汽车衡秤体、称重传感器、称重显示仪表、防浪涌保护器、基础部件等四部分组成。
    电子地磅采集系统主要采用集成数字式电子地磅系统，通过实时采集通道上的车辆重量信息。当车辆通过卡口车道时，前端集成子系统自动接收电子地磅自动上传的称重数据，并识别为当前的车辆称重数据。
    放行控制系统
    (一) 系统功能
    放行控制系统通过智能卡口前端系统采集车辆过卡信息，包括集装箱号信息、重量信息、车牌号等，将信息上传给后台海关物流监控系统比对处理，并接收其返回的放行指令，根据放行指令控制通道挡杆放行。
    (二) 系统组成
    放行控制系统主要由信号处理器、网络交换机、一体化机柜、串口服务器、LED显示屏、语音播报、红绿灯、车辆检测设备、地感线圈、电子栏杆、放行控制系统组成。
    （1）信号处理器
    信号处理器安装在卡口通道机柜中，用于对卡口通道部设备的开关量、电平信号的处理，直接与通道上的开关量、电平处理设备连接，同时通过网络与海关卡口管理服务器进行对接，实现对通道开关量、电平信
号设备的远程信号采集及信号控制。
    （2）网络交换机
    作为智能卡口系统与后台海关业务系统联网的必备网络通信设备。
    （3）一体化机柜
    用于通道边上，车辆停车后，司机所在位置，安装相关通道设备，如网络交换机、可视对讲、IC 卡读写器、自动收卡机、语音播报器、小型 LED 提示屏、串口服务器等设备，通道内相关设备的电源控制开关、
降温设备等也安装在室外一体机柜中。
    （4）串口服务器
    用于相关串口通信设备通过网络与通道计算机进行通信的设备，一般具有工业级产品性能，能够适应于外面工作环境。
    （5）LED 显示屏
     安装于室外一体机柜面板上，或安装通道出口左侧安装岛上，离司机停车位置前方 3 米左右，用于显示系统提示信息，引导司机通过卡口。
    （6）红绿灯
    与电子挡杆配套工作，当挡杆抬杆放行时，显示为绿灯放行，当不放行时挡杆落下，显示红灯禁止车辆通行。
    （7）电子栏杆
     用于最终控制车辆通行设备，由卡口放行控制软件控制，可让车辆通过放行时，挡杆抬杆，当不放行时，挡杆落下。
    （8）地感线圈
    用于感应车辆是否到来，与车辆检测器配合工作，给卡口系统车辆到达的信号，让卡口系统作好准备；当车辆离开时，卡口系统准备好对下一辆车辆的处理。
    可视对讲系统系统
    根据卡口通道管理需要，要求在卡口通道上设置可视语音对讲系统，可视语音对讲系统应能实现卡口值班室与卡口通道现场的可视语音对讲。并能够同时对主卡口和内卡口的可视对讲主机进行统一管理。
    功能要求：
    （1）一台管理主机应能同时管理多台分机；
    （2）管理主机应能够双向主或被动与任何一台分机呼叫连接，进行可视对讲；对讲时图像、声音要求清晰，音量可以根据需要进行调节；
    （3）室外分机应具有防水、防尘等功能；
    （4）可视语音对讲系统要求支持网络功能。
    LED 引导屏系统
    LED 引导屏系统由通道引导屏、管理主机（PC 机）、通讯设备以及应用软件组成。
    LED 屏安装于外卡口通道入口处正上方，正对来车方向，主要用于显示通道的类型（空车通道、重车通道、转关通道、超宽通道、行政通道）、通行状态（启用、停用）等信息，提示和引导车辆正确选择卡口通
道。
     UPS 系统
    由于卡口系统用电设备为精密电子设备，并且要求连续工作。为保证所有设备用电的可靠性和电能质量，需采用集中式 UPS 系统为卡口机房系统设备和车道卡口设备提供维持时间不低于 60 分钟的不间断电源。
    通道监控系统
    在卡口每条通道部署高清网络摄像机，安装通道安全岛的两头，正对通道，实现对进出通道车辆通行情况进行监控，卡口通道采用400 万低照度高清网络摄像机，带红外功能，卡口通道监控视频信号可通过网络
统一接入到园区的监控监控网络系统中，由园区监控中心统一进行存储、显示、管理等。
    卡口管理服务
    云卡口管理服务系统
    智能卡口集中管理服务系统基于 ESB 企业服务总线思想，采用轻量级的总线部件产品—云总线传输服务系统，实现云采集与控制服务、云总线传输服务系统和云管理服务系统三个子系统之间松耦合对接。