智港安联：破解自动化码头安全痛点的多模态感知与数字孪生技术协同创新案例

　　一、总体介绍

　　全球航运业已全面迈入“智慧港口2.0”阶段，自动化码头凭借高效作业成为全球供应链核心枢纽，作业效率较传统码头提升30%以上，但安全防控体系滞后成为制约发展的核心瓶颈——行业数据显示，国内港口年均发生“吊集卡”重大事故超50起(单次赔偿达百万级)，锁垫漏检致集装箱垮塌年损失超3亿元，传统人工巡检对箱门异常、锁垫遗留等隐患的漏检率达12%，且现有分散式安全系统(如独立防吊起、闯红灯监测模块)响应延迟超500ms，无法满足自动化码头毫秒级联控需求。

　　广西钦州保税港区盛港码头作为全球首创“U型工艺”自动化集装箱码头运营主体，总投资71亿元，配备12台双小车岸桥、42台自动化双悬臂轨道吊及72台IGV智能导引车，虽通过集约化动线设计提升作业效率26%，但独特的折返作业动线加剧了安全风险：一是人机混流频繁导致集卡与轨道吊交互碰撞风险陡增，二是金属堆场电磁干扰、雨雾天信号遮挡致激光/视觉感知失效，三是箱门异常开启、锁垫漏摘等隐性隐患难以及时识别，亟需通过技术协同突破“感知不准、决策滞后、防控被动”的行业痛点。

　　协同创新案例依托工程

　　为响应国家《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》“打造本质安全型港口”《智慧港口安全技术规范》“2025年前建成主动防御体系”的强制要求，契合广西“智慧港口技术进入全国第一梯队”的战略定位。

　　盛港码头与北部湾大学以技术协同创新为核心，联合研发“智港安联”项目，并依托钦州市先进测控与智能机器人重点实验室、钦州市自动化码头技术创新中心两大载体，构建“感知-决策-验证”三层协同创新格局：

　　1. 感知层协同：北部湾大学输出“激光雷达+工业相机+北斗定位”多模态融合算法，盛港码头提供U型工艺下10万+条真实作业数据(含雨雾、电磁干扰等极端场景样本)，联合优化动态阈值算法，最终使防集卡吊起定位精度达±2cm，较传统单传感器方案提升3倍;

　　2. 决策层协同：高校研发锁垫状态知识图谱与迭代式遗传算法，破解“半开锁”“虚锁”等模糊状态判别难题，企业同步开放轨道吊PLC控制协议与作业流程规范，将锁垫识别准确率从行业平均88%提升至96%;

　　3. 验证层协同：依托钦州市先进测控与智能机器人重点实验室(设备总值415.266万元)开展算法仿真测试，在钦州市自动化码头技术创新中心(研发场所 1951.8㎡)模拟U型堆场全工况验证，形成“算法研发-场景测试-落地优化”的闭环迭代机制。

　　团队分工明确：盛港码头宋海涛(项目负责人)、吴丛铭(技术总监)牵头需求梳理与场景验证，北部湾大学张圆圆副教授(智能化检测与控制专业)带领团队主攻核心算法攻关，最终形成“企业提需求、高校攻技术、平台做验证、成果共转化”的技术协同创新模式，为自动化码头安全防控提供可复制的产学研解决方案。

　　二、主要做法

　　(一)技术协同：聚焦多模态感知，构建四重安全防线

　　双方以“破解复杂工况安全痛点”为核心，融合北斗、激光、视觉等多源数据，打造全场景防控体系：

　　防集卡吊起系统：采用激光动态扫描技术+空间关系建模算法，实时监测吊具、集装箱与集卡空间关系，通过动态阈值算法实现±2cm精度异常起升截停，彻底杜绝“吊集卡”事故;

　　锁垫漏检防控系统：部署高清工业相机采集作业数据，结合迭代式遗传算法与锁垫状态知识图谱，智能识别漏摘锁垫，综合识别准确率超96%，误检率从12%降至1%;

　　箱门异常监测系统：在吊具侧面安装抗逆光高清相机，采用改进型动态特征匹配算法，跟踪箱门开合角度、铰链位移等10项特征，开发“开度-加速度”耦合预警模型，实现0.8秒级异常开启识别;

　　集卡闯红灯监测系统：联动轨道吊位置信号与红灯控制，通过机器视觉实时抓拍违规集卡，同步记录时间、坐标及违规图片，形成可追溯电子档案，堆场集卡违规率下降80%。

　　(二)平台共建：打造“研发-测试-应用”闭环载体

　　基础研发平台：依托钦州市先进测控与智能机器人重点实验室(总占地面积560㎡)，设置智能化检测实验室、机器人视觉识别实验室、过程检测与控制实验室及机器人实验室，配备工业机器人、3D可视化云盒、激光雷达等设备189台(套)，总计415.266万元，开展多模态感知算法、智能决策模型研发;

　　中试验证平台：利用盛港码头自动化码头技术保障中心(684㎡)、智慧运营中心(183.6㎡)，模拟雨雾、强逆光和金属干扰等工况，验证技术在U型堆场折返动线中的稳定性;

　　产业化平台：将实验室技术直接嵌入盛港码头U型工艺作业流程构建自动化码头安全防控数字孪生平台，与码头操作系统(TOS)、设备控制系统(ECS)深度集成，实现“研发-测试-应用”无缝衔接。

　　(三)人才共育：构建“实践-教学-就业”协同体系

　　订单式培养：联合制定《自动化(港口安全方向)人才培养方案》，开设《港口智能安全系统》《机器视觉检测技术》等定制课程，盛港码头工程师参与授课，近三年定向培养港口自动化技术人才50余名;

　　实践实训：盛港码头作为北部湾大学“实践教学基地”，2024年接收2024级自动化专业新生开展认知实习，学生参与IGV安全系统测试、锁垫识别算法优化等实操项目;

　　智慧港口观景平台

　　高层次人才联合培养：北部湾大学与盛港码头联合指导硕士研究生，聚焦“多模态感知融合算法”“港口安全大数据分析”课题，2名研究生参与核心专利研发，1名毕业生入职盛港码头担任技术骨干。

　　三、取得成效

　　(一)技术成效：突破核心瓶颈，积累自主知识产权

　　关键技术突破：攻克多模态感知融合、智能决策预判等核心技术5项，防集卡吊起系统实现事故归零，锁垫漏检风险下降90%;

　　知识产权积累：联合申请专利6项(发明专利1项：《集装箱门异开检测方法、装置、电子设备和存储介质》，实用新型专利5项：含《基于机器视觉的集装箱箱底锁头检测装置》等)，登记计算机软件著作权2件，发表相关论文2篇;

　　行业认可：项目获“2025年交通领域创新典型案例奖”“广西钦州人工智能赋能千行百业大赛典型案例奖”“第十二届钦州市科技创业大赛中荣获一等奖”“2025年广西创新创业大赛荣获第四名(高端装备制造组别)”“2025年全国创新创业大赛入围奖”“2025年数据要素×广西赛区优秀案例”。

　　(二)经济成效：降本增效显著，带动产业发展

　　企业直接收益：盛港码头部署系统后，堆场安全事故直接经济损失下降90%，单港年减少损失超3000万元;轨道吊作业效率提升15%，故障停机时间缩短30%;

　　技术变现能力：模块化安全系统向北海港、防城港推广，单项目成本较进口方案降低60%;

　　(三)社会与示范成效：强化安全保障，推广协同模式

　　安全与人才保障：集卡吊起事故归零，锁垫遗漏风险下降 90%，大幅减少人员伤亡风险;联合培养硕士研究生2名，盛港码头1名员工晋升高级工程师，北部湾大学自动化专业毕业生就业率连续3年超95%;

　　模式可复制推广：模块化设计适配U型、直线等各类堆场，改造周期从14天压缩至72小时;

　　国际与战略价值：依托中国—东盟现代工匠学院，向越南、泰国等东盟国家培养技术人才40余人，技术方案输出至越南胡志明港，服务“一带一路”倡议;支撑盛港码头2023年海铁联运箱量达86.1万标箱，为西部陆海新通道“千万标箱”目标提供安全保障。