Optimizando el comercio marítimo con visión artificial en puertos

Con más del 90 % de las mercancías transportadas por mar, los puertos son centros esenciales para el comercio mundial. Sirven como conectores vitales entre la tierra y el mar. Los puertos suelen gestionar valiosos cargamentos como materias primas, productos manufacturados y bienes de consumo, lo que los convierte en piezas clave de la cadena de suministro internacional.

A lo largo de los años, las tecnologías de vanguardia han transformado la forma en que operamos y gestionamos los puertos en todo el mundo. Estas innovaciones han hecho que la gestión portuaria sea más rápida, segura y fiable. Las innovaciones recientes en los puertos suelen implicar inteligencia artificial (IA).

En concreto, la visión por ordenador (CV), un subconjunto de la IA, está causando un gran revuelo en las operaciones portuarias. La visión por IA permite a los sistemas informáticos ver y comprender información visual en tiempo real. Mediante el análisis de imágenes y vídeos, los modelos de visión por ordenador como Ultralytics YOLO11 pueden identificar patrones, detectar objetos y rastrear movimientos en tiempo real. Los conocimientos obtenidos a partir del análisis de imágenes permiten realizar operaciones más eficientes y precisas, lo que ofrece un gran potencial en la gestión portuaria.

Por ejemplo, el puerto de Róterdam, que es el puerto marítimo más grande de Europa, utiliza sistemas de visión por ordenador para optimizar los calendarios de mantenimiento. Sus sistemas impulsados por IA emplean monitorización de vídeo en directo para vigilar los barcos y los equipos portuarios, lo que ayuda a los trabajadores del puerto a predecir cuándo es necesario realizar tareas de mantenimiento. La monitorización regular mantiene los equipos funcionando durante más tiempo y hace que las operaciones portuarias sean más fluidas y rápidas.

En este artículo, exploraremos varios ejemplos de puertos inteligentes que aprovechan la tecnología de visión artificial. También discutiremos las ventajas y desventajas de utilizar esta innovación en los puertos mientras consideramos sus perspectivas de futuro. ¡Empecemos!

La importancia de los puertos inteligentes#

Los puertos reciben cantidades masivas de mercancías a diario y se enfrentan a desafíos como mantener la eficiencia de las operaciones, garantizar la seguridad de los trabajadores, reducir los atascos y lidiar con las inclemencias del tiempo. Incluso un retraso de una hora puede resultar costoso para las compañías navieras.

Por ejemplo, existen costes relacionados con tardar demasiado en descargar la carga (demoras), retener los contenedores demasiado tiempo después de la descarga (detención), almacenar mercancías en el puerto durante tiempo extra (gastos de almacenamiento) y llegar tarde con sus barcos (tasas por llegada tardía). Para evitar estas costosas penalizaciones, las compañías navieras pretenden planificar cuidadosamente sus horarios, tiempos de viaje y actividades portuarias.

Para gestionar las operaciones portuarias al tiempo que se abordan estos retos, las navieras y las autoridades portuarias recurren cada vez más a soluciones automatizadas avanzadas impulsadas por IA. En lo que respecta a la visión por ordenador, los modelos de visión se pueden entrenar con vastos conjuntos de datos de imágenes y vídeos de operaciones portuarias.

Los modelos entrenados pueden utilizarse para tareas como detectar y realizar un seguimiento de los contenedores de carga mientras se cargan y descargan. La visión artificial también puede ayudar a reforzar la seguridad portuaria mediante el seguimiento de los empleados del puerto que mueven contenedores de carga pesada.

Aplicaciones de la visión artificial en los puertos#

Ahora que hemos entendido por qué las tecnologías de IA y visión artificial son importantes y valiosas en los puertos, echemos un vistazo más de cerca a algunos ejemplos de puertos inteligentes que muestran cómo se puede utilizar la visión artificial.

Uso de la visión artificial para mantener la seguridad portuaria#

Los modelos de visión por ordenador, como Ultralytics YOLO11 y Ultralytics YOLOv8, pueden rastrear a los trabajadores y garantizar el cumplimiento de los protocolos de seguridad. ¿Cómo funciona esto? Tanto YOLO11 como YOLOv8 admiten diversas tareas de visión por ordenador, como la detección de objetos, que identifica y clasifica objetos en una imagen o vídeo, y el seguimiento de objetos, que supervisa el movimiento de dichos objetos a lo largo del tiempo.

Estas tareas se pueden utilizar en varios casos de uso relacionados con la seguridad de los trabajadores. Un buen ejemplo es el uso de la detección de objetos para detectar equipos de protección individual (EPI) en los empleados del puerto, como cascos y chalecos.

Fig 1. Un ejemplo del uso de Ultralytics YOLOv8 para detectar EPIs y cumplir con la seguridad portuaria.

De igual modo, los sistemas portuarios inteligentes integrados con capacidades de visión por ordenador como el seguimiento de objetos también se pueden utilizar para supervisar la ubicación de los trabajadores y rastrear sus movimientos en tiempo real con el fin de detectar peligros y prevenir accidentes.

Al analizar grabaciones de vídeo en directo, los modelos de visión pueden identificar peligros potenciales, como objetos que caen o trabajadores que entran en zonas propensas a riesgos. El sistema puede incluso configurarse para enviar alertas instantáneas si un trabajador entra accidentalmente en una zona restringida o se acerca demasiado a maquinaria pesada.

Navegación y monitorización de barcos con IA en los puertos#

Las soluciones de visión por ordenador pueden desempeñar un papel fundamental en la mejora de la navegación marítima. Los sistemas marítimos integrados con visión por ordenador, transmisiones del Sistema de Identificación Automática (AIS) (señales del barco que contienen su identidad, ubicación, velocidad, etc.) y otros sensores avanzados se pueden utilizar para obtener información sobre el paradero del buque. A partir de estos datos, el sistema de IA puede trazar una ruta ideal para el barco con menor congestión y mayor eficiencia de combustible. Estos datos también permiten a la tripulación preparar el puerto para operaciones como la carga y la descarga sin tiempo de espera.

Las autoridades portuarias pueden utilizar técnicas de visión por ordenador, como la detección de objetos, para detectar y rastrear objetos en el mar y garantizar una navegación segura. Por ejemplo, el Instituto de Investigación del Golfo de Maine en Portland utiliza sistemas de cámaras basados en IA para la navegación y la seguridad de los barcos. Las cámaras utilizan la visión por ordenador para detectar barcos, embarcaciones, boyas, personas y otros peligros marinos, incluso de noche o en condiciones de niebla. Al detectar los obstáculos en el mar, los operadores de los barcos pueden evitar accidentes y navegar con facilidad.

Fig 2. La IA en el ámbito marítimo: una cámara con visión por ordenador detectando objetos en el mar.

La manipulación de carga se vuelve más fácil gracias a la digitalización portuaria#

La manipulación de carga es una de las operaciones más complejas en los puertos debido al uso de maquinaria pesada y al riesgo de caída de objetos. Los estudios muestran que más del 63 % de los accidentes portuarios ocurren durante las maniobras de carga y las operaciones de carga o descarga. Estos accidentes se pueden evitar reduciendo la necesidad de que los trabajadores estén cerca de los contenedores o de los equipos pesados del puerto para realizar tareas como leer etiquetas o inspeccionar si hay daños.

Los sistemas de visión pueden ayudar a lograrlo reconociendo las etiquetas de los contenedores, escaneando su tamaño, tipo, peso, precintos y destinos, o detectando cualquier daño estructural. Un caso de estudio interesante al respecto es la Terminal de Contenedores del Pireo (PCT) en Grecia. Este puerto utiliza cámaras integradas con visión por IA para comprobar si los precintos de los contenedores están intactos. El sistema captura imágenes de la parte delantera de cada contenedor durante la carga o descarga. A continuación, se aplica la detección de objetos en las imágenes para localizar los precintos en los contenedores. Si falta un precinto o está dañado, se activa una alerta que notifica a las autoridades portuarias para que investiguen más a fondo.

Fig 3. La terminal de contenedores del Pireo en Grecia es un buen ejemplo de puerto inteligente.

Vigilancia y control de acceso en puertos inteligentes#

Las tareas de seguridad y vigilancia en los puertos requieren una atención constante. La mano de obra necesaria para monitorizar todo el paisaje y las operaciones de un puerto es enorme. Incluso el puerto más pequeño del mundo, Depoe Bay en Oregón, cubre seis acres. El vasto espacio y los contenedores muy apilados hacen que sea prácticamente imposible para los humanos monitorizarlo manualmente durante las 24 horas del día.

Mediante el uso de la visión por ordenador, las operaciones portuarias se pueden supervisar en múltiples puntos de acceso y cualquier entrada no autorizada se puede detectar al instante. La tecnología de reconocimiento óptico de caracteres (OCR) y de reconocimiento automático de matrículas (ANPR) permite leer las matrículas de los vehículos que entran y salen de los puertos para detectar aquellos que no estén autorizados. Como capa adicional de seguridad, los sistemas de reconocimiento facial también se pueden utilizar para verificar las identidades de los conductores y pasajeros dentro de los vehículos.

Fig 4. Un ejemplo del uso de la visión por ordenador para leer la matrícula de un coche.

Por ejemplo, el puerto de Valencia en España utiliza un sistema de visión por ordenador que incluye drones autónomos, conectividad 5G y gafas de realidad aumentada (RA) para supervisar la seguridad del recinto portuario. Los drones autónomos se utilizan para patrullar el puerto de forma regular, y la señal de vídeo se analiza mediante sistemas basados en visión a través de la red 5G. Los modelos de visión por ordenador buscan cualquier intrusión o actividad sospechosa. Cuando se detecta algo inusual, se generan alertas. Con las gafas de RA, el equipo de seguridad puede incluso echar un vistazo a la zona de la alerta para comprender la gravedad del incidente.

Detección de derrames de petróleo con la ayuda de la IA de visión#

Los derrames de petróleo suponen una importante amenaza medioambiental, especialmente durante las operaciones portuarias de carga y descarga. Los estudios indican que aproximadamente el 29 % de los derrames de petróleo a pequeña y mediana escala (de 7 a 700 toneladas) se producen durante estas actividades. Aunque estos derrames pueden no ser fácilmente visibles y parecer inofensivos, sus consecuencias medioambientales pueden ser graves.

Monitorizar manualmente tales derrames es particularmente desafiante en grandes áreas portuarias. Para abordar este problema, las cámaras avanzadas con detección de agua equipadas con software de visión artificial pueden proporcionar una solución eficaz. Al analizar las grabaciones de vídeo, estos sistemas pueden detectar derrames de petróleo en tiempo real, permitiendo respuestas rápidas y esfuerzos de limpieza.

Fig 5. Un ejemplo de puerto inteligente: Detección de derrames de petróleo en el mar.

De hecho, el puerto de Amberes, el segundo puerto más grande de Europa, utiliza tecnología de visión por ordenador para mitigar el impacto de los derrames de petróleo. Drones controlados por remoto supervisan las zonas de agua circundantes. Equipados con capacidades de visión por ordenador, estos drones pueden detectar derrames de petróleo en las zonas portuarias cercanas. Esto permite a las autoridades portuarias identificar y abordar con rapidez las áreas de vertido concentradas, mejorando así la calidad del agua a lo largo de las costas.

Beneficios y limitaciones de la visión artificial en los puertos#

Adoptar la visión artificial en la gestión portuaria aporta muchas ventajas e impulsa diversas soluciones adaptadas a desafíos únicos. Aquí tienes un rápido vistazo a algunos de estos beneficios:

• Logística marítima mejorada: La IA en el transporte marítimo está aportando un nuevo nivel de eficiencia operativa a la logística. Los sistemas basados en visión se pueden utilizar para supervisar el intercambio de mercancías entre rutas de navegación, servicios portuarios, manipulación de carga, etc.

• Toma de decisiones basada en datos: Con información del análisis de imágenes y vídeo, la gestión portuaria puede tomar decisiones bien fundamentadas.

• Mejor pronóstico de rutas: Los sistemas de IA de visión pueden analizar datos visuales, como grabaciones en directo de puertos y barcos, para ayudar a los algoritmos de IA a sugerir rutas optimizadas.

• Reducción de los costes laborales: Al automatizar tareas como la monitorización de embarcaciones, la clasificación de carga y el seguimiento de barcos a través de la visión artificial, los puertos pueden reducir su dependencia de la mano de obra humana.

Aunque las soluciones de CV ofrecen numerosas ventajas, su implementación en los puertos tiene ciertos desafíos a considerar. Aquí tienes algunas limitaciones a tener en cuenta:

• Altos costes iniciales: Implementar aplicaciones de visión artificial estándar en la industria en los puertos exige una inversión significativa en hardware, experiencia en IA e infraestructura computacional.

• Restricciones medioambientales: Las condiciones meteorológicas inconsistentes, especialmente en las zonas costeras, como la lluvia y la niebla, pueden afectar la calidad de las imágenes y vídeos y provocar un bajo rendimiento del modelo de IA.

• Diversidad en los tamaños de los contenedores de carga: Los contenedores de carga varían en tamaño, color, etiqueta y forma, lo que los hace desafiantes para que los sistemas basados en visión realicen un seguimiento. Los modelos de visión artificial pueden requerir entrenamiento adicional para manejar tal diversidad.

• Conexiones de red inconsistentes: Una conexión de red estable es clave para los sistemas de visión artificial basados en la nube, ya que las interrupciones pueden causar retrasos, ineficiencias y riesgos de seguridad en las operaciones portuarias.

El futuro de la visión artificial en los puertos#

Según los informes, se prevé que el mercado mundial de puertos inteligentes crezca a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) impresionante del 24,16 %, hasta alcanzar los 6100 millones de dólares para 2033. Este crecimiento pone de relieve el uso cada vez mayor de tecnologías avanzadas como la IA, la visión por ordenador y el Internet de las Cosas (IoT) en las operaciones portuarias modernas. A medida que los puertos se vuelven más eficientes e inteligentes, es probable que la visión por ordenador desempeñe un papel fundamental en la automatización de tareas, la mejora de la seguridad y el aumento de la eficiencia operativa.

Cuando se combina con tecnologías como IoT, blockchain y big data, se espera que la visión artificial permita soluciones avanzadas y complejas impulsadas por IA, como el seguimiento de carga en tiempo real y el mantenimiento predictivo de equipos portuarios. Estas innovaciones agilizarán las operaciones portuarias y promoverán la sostenibilidad mediante la optimización del uso de energía y la reducción de las emisiones de carbono.

Conclusiones clave sobre los puertos inteligentes#

Al integrar la visión artificial en la gestión portuaria, podemos mejorar la seguridad, la eficiencia y la vigilancia. Desde la monitorización de las actividades de los trabajadores hasta la automatización de tareas complejas como la manipulación de carga y la navegación de embarcaciones, las aplicaciones de visión artificial pueden ofrecer una amplia gama de aplicaciones y abordar desafíos críticos en la gestión portuaria.

La tendencia hacia la automatización y los procesos impulsados por IA arroja luz sobre el potencial de las soluciones de IA de visión. Al adoptar estas tecnologías avanzadas, los puertos pueden posicionarse como líderes en la industria marítima global, contribuyendo al crecimiento económico y a la sostenibilidad medioambiental.

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