Cảng tự động hóa không tiếp xúc là cảng mà tài xế, nhân viên cổng, lái cẩu và người làm thủ tục không phải gặp nhau: xe vào cổng được nhận diện bằng camera và mở barie tự động, cẩu bãi được điều khiển từ trạm trong nhà, lệnh giao nhận nộp và duyệt qua mạng, toàn bộ hoạt động được giám sát trên tường camera tập trung. Cách vận hành này xuất hiện rộng rãi từ giai đoạn cảng phải giữ hoạt động liên tục khi thiếu người, và vẫn được giữ lại sau đó vì giảm chờ đợi ở cổng và giảm tai nạn dưới bãi. Bài này đi vào từng khâu chuyển từ thủ công sang tự động, yêu cầu kỹ thuật của thiết bị tại chỗ và ví dụ triển khai; khái niệm cảng biển thông minh và các lớp hệ thống đã có trong bài cảng biển thông minh là gì.
1. Cảng tự động hóa không tiếp xúc gồm những khâu nào
Ở cảng vận hành thủ công, một container xuất khẩu đi qua ít nhất bốn lần tiếp xúc trực tiếp: tài xế đưa giấy cho nhân viên cổng, nhân viên bãi chỉ vị trí bằng bộ đàm, lái cẩu ngồi trên cabin nhận lệnh qua bảng viết tay, chủ hàng đến quầy làm thủ tục và nộp phí. Cảng không tiếp xúc thay từng điểm đó bằng một hệ thống:
- Cổng không nhân viên: camera chụp số container, biển số, niêm phong; phần mềm nhận diện ký tự (OCR) đối chiếu với lệnh giao nhận; kiosk in phiếu vị trí; barie mở tự động. Nhân viên chỉ xử lý ngoại lệ từ phòng điều hành qua intercom.
- Điều khiển cẩu từ xa (ROS, Remote Operating Station, trạm điều khiển từ xa): cẩu bãi RTG hoặc ASC chạy bán tự động, người vận hành ngồi trong phòng với màn hình và cần điều khiển, chỉ can thiệp ở thao tác cuối. Một người theo dõi nhiều cẩu.
- Thủ tục điện tử: lệnh giao nhận, thanh toán phí, khai hải quan qua cổng thông tin cảng (ePort) hoặc hệ thống cộng đồng cảng (PCS); chủ hàng không đến quầy.
- Giám sát camera tập trung: camera cổng, bãi, cầu tàu, dãy container lạnh về một phòng, hiển thị trên tường màn hình cùng với bảng điều độ của TOS (hệ thống điều hành cảng).
Điểm chung của bốn khâu: mỗi khâu cần một máy tính công nghiệp đặt tại chỗ để nối thiết bị trường (barie, camera, PLC cẩu, cảm biến) và một đường mạng công nghiệp đưa dữ liệu về phòng điều hành. Vị trí lắp và điều kiện từng vị trí trong toàn cảng đã được xếp trong bài máy tính công nghiệp cho cảng và kho vận; bài này chỉ bàn phần thiết bị cho bốn khâu không tiếp xúc.
2. Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị ở cảng tự động hóa không tiếp xúc
Khi không còn người trực tại cổng và trên cẩu, thiết bị phải tự chạy lại sau sự cố và phải quản trị được từ xa. Bảng dưới xếp tiêu chí theo bốn khâu; cột thiết bị là loại máy tính hoặc thiết bị mạng đặt tại chỗ.
| Tiêu chí | Cổng không nhân viên | Trạm điều khiển cẩu từ xa | Thủ tục điện tử, giám sát tập trung |
|---|---|---|---|
| Dải nhiệt hoạt động | Tủ ngoài trời: −20 đến 70 °C; màn hình kiosk phải đọc được dưới nắng | Máy trên cẩu: −20 đến 70 °C; máy trong phòng ROS: điều kiện văn phòng | Phòng điều hành có điều hòa; máy chủ và switch lõi trong tủ rack |
| Rung, sốc | Rung nhẹ; va chạm xe vào tủ, cột camera | Máy và switch trên cẩu chịu rung theo IEC 60068-2-64, sốc IEC 60068-2-27; ổ SSD | Không yêu cầu |
| Bụi, ẩm, muối (IP) | Thiết bị ngoài tủ IP65; đầu nối chịu hơi muối; tủ có quạt lọc hoặc điều hòa tủ | IP65 cho camera và hộp nối trên cẩu; tủ điện cẩu IP54 | Không yêu cầu |
| Nguồn điện | 9–36 V DC hoặc 24 V DC từ tủ; UPS giữ barie, camera và máy tính qua mất điện ngắn | Nguồn cẩu qua cáp cuộn hoặc máy phát, dao động mạnh; nguồn kép cho switch | UPS phòng máy; nguồn kép cho máy chủ TOS |
| Cổng kết nối | 4–6 COM cho barie, bảng LED, intercom, cân; DIO cách ly cho vòng từ, đèn; 2 LAN; PoE cho camera | LAN tới PLC cẩu, cổng video cho camera gàu; COM cho cần điều khiển và cảm biến | Nhiều màn hình, mạng dự phòng; switch có cổng quang nối các khu |
| Chứng chỉ | CE, FCC; thiết bị lắp tủ đạt UL, CB | EN 50155 khi cảng yêu cầu chuẩn đường sắt cho cẩu ray; CE | CE |
| Vận hành | 24/7 không người trực, không quạt, watchdog, quản trị từ xa, tự bật khi có điện | Độ trễ hình ảnh thấp; chuyển sang chế độ tại chỗ khi mất kết nối | Chạy liên tục, sao lưu, phân quyền người dùng |
Ba yêu cầu thường bị bỏ sót khi lập dự án: watchdog phần cứng để máy ở cổng tự khởi động lại khi phần mềm OCR treo lúc 2 giờ sáng; nguồn kép cho switch trên cẩu vì mất mạng đồng nghĩa cẩu dừng; và màn hình kiosk đủ sáng để tài xế đọc được số ô bãi giữa trưa.
3. Chuyển từng quy trình từ thủ công sang không tiếp xúc
Bảng dưới liệt kê quy trình thủ công, cách làm không tiếp xúc tương ứng và thiết bị tại chỗ cần có. Thứ tự từ trên xuống cũng là thứ tự nên triển khai: rẻ và ít rủi ro trước, cẩu từ xa sau cùng.
| Quy trình thủ công | Cách làm không tiếp xúc | Thiết bị tại chỗ |
|---|---|---|
| Chủ hàng đến quầy nộp lệnh giao nhận, đóng phí | Nộp lệnh và thanh toán qua ePort hoặc PCS; hệ thống sinh mã lệnh điện tử gắn với biển số xe | Máy chủ và máy trạm phòng điều hành; không cần thiết bị ngoài trời |
| Tài xế đưa giấy, nhân viên cổng ghi số container bằng tay | Camera OCR đọc số container, biển số, niêm phong; đối chiếu mã lệnh; kiosk in phiếu vị trí; barie mở tự động | Máy điều khiển làn nhiều COM, DIO (Advantech ARK-2121F); máy chủ OCR; switch PoE cho camera (Advantech EKI-2528PAI); kiosk màn hình đọc được dưới nắng |
| Nhân viên bãi chỉ ô bằng bộ đàm, lái xe hỏi lại | TOS gửi lệnh đến màn hình gắn xe; lái xe xác nhận trên màn hình; định vị xe bằng GPS hoặc RFID | Máy gắn xe hoặc tablet gắn giá, GPS, Wi-Fi công nghiệp |
| Lái cẩu trên cabin nhận lệnh qua bảng viết tay | Cẩu bán tự động nhận lệnh từ TOS, người vận hành ở trạm ROS theo dõi qua camera và can thiệp thao tác cuối | Máy tính chịu rung trên cẩu nối PLC; camera gàu; switch nguồn kép trên cẩu; màn hình công nghiệp ở trạm ROS (Cincoze CS-117) |
| Nhân viên đi kiểm tra dãy container lạnh, bãi, cầu tàu | Camera và cảm biến về phòng giám sát tập trung; cảnh báo theo ngưỡng | Máy thu dữ liệu DIN-rail tại tủ dãy lạnh; tường màn hình phòng giám sát |
Với khâu cổng, mỗi làn cần một máy điều khiển làn riêng để khi máy chủ OCR gặp sự cố, làn vẫn có thể chuyển sang chế độ nhân viên xác nhận từ xa mà không đóng cổng. Với cẩu từ xa, phần điều khiển chuyển động đi kèm gói của hãng cẩu; máy tính công nghiệp mua thêm là máy thu dữ liệu vận hành và màn hình tại trạm ROS. Cách chọn theo mức tự động hóa từng khâu và lộ trình đầu tư cho cả cảng được viết chung với khái niệm chuyển đổi số trong doanh nghiệp.
4. Ví dụ triển khai cảng tự động hóa không tiếp xúc
Cảng sông bốn làn cổng chuyển sang cổng không nhân viên. Bài toán: cảng có hai làn vào, hai làn ra, mỗi làn một nhân viên ghi số container và kiểm giấy; khi thiếu người, cổng đóng bớt làn và xe xếp hàng ra đường lớn. Thiết bị: mỗi làn một máy hộp không quạt Advantech ARK-2121F trong tủ tại cột cổng, dùng 6 cổng COM nối barie, bảng LED, intercom và cân, 4 kênh DI/DO cách ly nối vòng từ và đèn; camera mỗi làn cấp nguồn qua switch PoE EKI-2528PAI đặt cùng tủ; một máy chủ OCR trong phòng điều hành nhận ảnh qua mạng quang. Kết quả kỳ vọng: cổng chạy đủ bốn làn với hai nhân viên ngồi trong phòng xử lý ngoại lệ, tài xế không xuống xe, ảnh bốn mặt container lưu theo từng lượt qua cổng.
Bãi RTG chuyển sang điều khiển từ xa. Bài toán: sáu cẩu RTG cần sáu lái cẩu mỗi ca, ca đêm thiếu người; lái cẩu leo cabin cao và ngồi rung lắc suốt ca. Thiết bị: gói cải tạo bán tự động của hãng cẩu gồm PLC, định vị gàu, camera gàu và bộ điều khiển từ xa; trên mỗi cẩu thêm switch công nghiệp nguồn kép và máy thu dữ liệu chịu rung; trạm ROS trong nhà với ba vị trí, mỗi vị trí hai màn hình công nghiệp Cincoze CS-117 17 inch hiển thị camera gàu và bảng lệnh. Kết quả kỳ vọng: ba người vận hành theo dõi sáu cẩu, thao tác di chuyển gàu chạy tự động, người chỉ can thiệp khi hạ container xuống xe; nhật ký chu kỳ cẩu ghi tự động về TOS.
Thủ tục điện tử và giám sát tập trung cho cảng nhỏ. Bài toán: cảng một cầu tàu, chủ hàng đến quầy nộp lệnh và đóng phí, nhân viên đi kiểm tra dãy container lạnh hai lần mỗi ca. Thiết bị: cổng thông tin ePort tích hợp thanh toán; máy thu dữ liệu DIN-rail tại tủ điện dãy lạnh đọc nhiệt độ và trạng thái máy nén; camera bãi và cầu tàu về một phòng giám sát với tường màn hình. Kết quả kỳ vọng: quầy giao dịch chỉ còn xử lý hồ sơ đặc biệt, cảnh báo container lạnh đến trong vài phút thay vì chờ vòng kiểm tra, một nhân viên giám sát cả cảng ban đêm.
Chọn thiết bị cho cảng tự động hóa không tiếp xúc
Với cổng không nhân viên và các tủ ngoài trời, chọn trong danh mục máy tính nhúng. Advantech ARK-2121F hợp làm máy điều khiển làn: Celeron J1900 4 nhân, 6 cổng COM RS-232/422/485, 4 DI và 4 DO cách ly 3 kV, 2 LAN Gigabit, nguồn 9–36 V DC, dải nhiệt −20 đến 70 °C khi dùng SSD và RAM nhiệt rộng, watchdog 255 mức, lắp DIN-rail hoặc treo tường, chịu rung 3 Grms với SSD. Camera và intercom tại cổng cấp nguồn qua switch PoE Advantech EKI-2528PAI trong danh mục switch công nghiệp: 8 cổng Fast Ethernet trong đó 4 cổng PoE, nguồn kép 24/48 V DC có rơ-le báo mất nguồn, dải nhiệt −40 đến 75 °C, vỏ kim loại IP30 lắp DIN-rail. Với trạm điều khiển cẩu từ xa và kiosk ngoài trời, chọn màn hình công nghiệp Cincoze CS-117: 17 inch 1280 × 1024, độ sáng 1.500 nit đọc được dưới nắng, mặt trước phẳng IP65, dải nhiệt −20 đến 70 °C, cảm ứng điện trở hoặc điện dung. Nếu chưa rõ khâu nào cần dải nhiệt, số cổng hay mức rung nào, dùng công cụ chọn máy theo điều kiện lắp đặt: nhập vị trí lắp, nguồn điện và các cổng cần nối, công cụ lọc ra các dòng đáp ứng để đối chiếu trước khi hỏi báo giá.
Câu hỏi thường gặp về cảng tự động hóa không tiếp xúc
Cảng tự động hóa không tiếp xúc có cần thay cẩu mới không?
Không bắt buộc. Cổng không nhân viên và thủ tục điện tử làm được với cẩu hiện có. Cẩu bãi RTG đời mới có thể lắp thêm bộ điều khiển từ xa và camera; cẩu quá cũ, chưa có PLC và hệ thống định vị gàu thì chi phí cải tạo cao, nên xếp sau.
Cổng cảng không nhân viên xử lý thế nào khi số container đọc sai?
Hệ thống chuyển xe sang làn xử lý ngoại lệ; nhân viên trong phòng điều hành xem ảnh bốn mặt container trên màn hình, sửa số và xác nhận từ xa qua intercom với tài xế. Tỉ lệ ngoại lệ thường giảm sau vài tuần khi chỉnh góc camera và ánh sáng.
Máy tính công nghiệp ở cổng không nhân viên khác máy ở phòng điều hành ở điểm nào?
Máy ở cổng nằm trong tủ ngoài trời nóng tới 60–70 °C, chạy 24/7 không người trực, phải có watchdog tự khởi động lại, nguồn 9–36 V DC, nhiều cổng COM và DIO cách ly để nối barie, vòng từ, bảng LED, intercom. Máy phòng điều hành chỉ cần chạy ổn định trong phòng có điều hòa và nhiều màn hình.
Điều khiển cẩu từ xa có chậm hơn lái cẩu ngồi trên cabin không?
Một người ở trạm điều khiển từ xa có thể theo dõi nhiều cẩu bán tự động, chỉ can thiệp ở thao tác cuối khi hạ container xuống xe. Tốc độ mỗi chu kỳ cẩu không tăng nhiều, nhưng số người cần cho một ca giảm và người vận hành làm việc trong phòng thay vì trên cabin cao rung lắc.