上海港轮胎吊也“自动驾驶”？航天智港AI技术赋能装卸安全
近日，中国航天技术助力“智慧港口”建设再获新成果。一项融合中国航天控制科技的全新技术---“航天智港”机器视觉轮胎吊自动纠偏与防撞技术，上在上海港这一重要国际港口完成了部署应用。庞然大物般的大型轮胎吊，如轿车般进行了纯视觉自动驾驶控制，可确保其沿着既定的标示线稳定前行，并对前方障碍物进行防撞制动。
图：港口大型龙门吊图例
据悉，这一技术来自于北京航天自动控制研究所旗下“航天智港”品牌。北京航天自动控制研究所，隶属于中国运载火箭技术研究院，是一家主要从事航天控制与信息领域的专业技术研究机构，曾圆满完成“载人航天工程”和“探月工程”为代表的运载火箭系统研制任务。而“航天智港”系统，则是北京航天自动控制研究所结合自身导航控制与探测方面的优势技术，应用航天科技与港口工业场景深度结合的产物。
图：“航天智港”为北京航天自动控制研究所旗下品牌
全天候装卸“双升级”：效率突破，隐患归零
港口作为国民经济发展的“晴雨表”，整体运作效率十分关键。但目前，我国港口装卸整体水准仍处“自动化、半自动化与人工操作”三者并存状态。由于堆场作业环境复杂，装卸工艺按“预设程序执行”，劳动强度大，安全事故时有发生，严重影响港口作业安全和效率。
这一次，航天智港品牌的闫涛经理，向记者重点介绍了“轮胎吊自动纠偏与防撞技术”。业内都知道，港口轮胎吊大车在转场作业时，需严格按预定轨道行驶。但由于路面不平导致大车颠簸、电气房侧轮胎磨损大、机械结构无法绝对对称、人员误操作等原因常导致大车非常容易偏离预定轨道。此外，轮胎吊在行驶中，还需要避免出现与人员、违停车辆、同场区其他轮胎吊等障碍物相撞的事故。
而当前，轮胎吊行走纠偏和防撞，主要依靠司机目测偏移距离和预判，完全根据人工经验来采取对应策略，这就需要司机长时间高度集中注意力。要求严格、场景复杂、疲劳风险高……种种因素堆高了轮胎吊撞车、撞箱的风险，
图：港口龙门吊自动纠偏图例
闫经理介绍，“航天智港”系统采用了车道线鲁棒实时检测与在线轨迹预测方法，解决信息大延时补偿和大车蛇形行走等问题，确保轮胎吊能自动平稳行走。而其具体原理为：通过轮胎吊大车两侧相机，“航天智港”系统可实时获取行进前方的车道标识线和场景图像。通过信息检测、识别、跟踪和预测，系统可全程持续计算实际路线与预定路线的偏差，同时联动行走控制系统，确保轮胎吊行进始终沿预定路线。
同时，“航天智港”系统还可实时识别、判断行进方向的路况。一旦发现存在人员、障碍物等情形，将实时将信息传输PLC系统及操作人员，避免事故。
图：港口龙门吊自动纠偏原理图例
这一开创性的成果赋予了轮胎吊自动驾驶般的感受，产品成功落地上海港码头并进行了规模化应用，纠偏精度优于±10cm，防撞准确率大于99%，系统响应时间小于0.1秒，较原有人工作业模式人工作业强度减少50%，有效减轻了司机的工作压力。
航天优势技术加持助推“智慧港口”转型
历经第一代至第四代发展，世界港口已进入智慧化发展阶段。此前，我国就曾在包括《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》等一系列规划中，明确要推动我国港口向更高层次的智慧化转型。
近年，领先的大型龙头港口企业已向“智慧港口”建设大步迈进。而由于在人工智能、AI视觉识别、航天控制和导航等领域，北京航天自动控制研究所本身具备大量应用经验和技术积累。港口行业的需求与人工智能技术特点相辅相成，“航天智港”基于航天视觉技术，研发了多种港口智能化解决方案，已成为国内“智慧港口”建设关键技术力量。
图：航天智港系统架构图
事实上，近年“航天智港”持续向港口导入大量识别技术。在码头装卸等安全关键环节，“航天智港”已先后研发并部署“轮胎吊自动纠偏与防撞系统、龙门吊自动抓放箱系统、漏摘锁垫预警系统、岸桥全景智能识别系统、集装箱卡车自动引导系统”等数十项视觉技术，综合服务于港口系统管控平台，形成了一整套码头智能装卸解决方案，为港口带去了全方位安全防护。
近三年间，“航天智港”已获国家发明专利授权8项，实用新型专利1项，发表论文2篇；荣获2021年度山东省科学技术进步奖一等奖、2021年中国航海学会科技进步奖三等奖、北京质量协会第七十八次QC小组示范成果等10项政府/行业奖项。
图：北京航天自动控制研究所部分获奖证书
北京航天自动控制研究所的“航天智港”产业，目前已经参与了上海港、青岛港、香港HIT码头、北部湾等全国重要码头的关键技术研制工作，成效卓著。闫经理表示，目前已经开通了“航天智+”公众号，欢迎大家持续关注航天智港的新技术与新成果。
未来，随着“航天智港”继续深入贯彻航天技术应用及服务发展战略，依托大量技术积累和质量控制流程，将不断拓展航天智能控制技术向港口行业的迁移转化与工程应用，“航天智港”也将迎来新的发展高峰。
