Optimiser le commerce maritime avec la vision par ordinateur dans les ports

Avec plus de 90 % des marchandises transportées par mer, les ports sont des plaques tournantes essentielles pour le commerce mondial. Ils servent de connecteurs vitaux entre la terre et la mer. Les ports traitent souvent des cargaisons précieuses telles que des matières premières, des produits manufacturés et des biens de consommation, ce qui les rend essentiels à la chaîne d'approvisionnement internationale.

Au fil des ans, des technologies de pointe ont transformé la façon dont nous exploitons et gérons les ports dans le monde entier. Ces innovations ont rendu la gestion portuaire plus rapide, plus sûre et plus fiable. Les innovations récentes dans les ports impliquent souvent l'intelligence artificielle (IA).

En particulier, la vision par ordinateur (CV), un sous-ensemble de l'IA, fait sensation dans les opérations portuaires. L'IA de vision permet aux systèmes informatiques de voir et de comprendre les informations visuelles en temps réel. En analysant les images et les vidéos, les modèles de vision par ordinateur comme Ultralytics YOLO11 peuvent identifier des modèles, détecter des objets et suivre des mouvements en temps réel. Les informations issues de l'analyse d'images permettent des opérations plus efficaces et précises, ce qui offre un grand potentiel dans la gestion portuaire.

Par exemple, le port de Rotterdam, qui est le plus grand port maritime d'Europe, utilise des systèmes de vision par ordinateur pour optimiser les calendriers de maintenance. Leurs systèmes alimentés par l'IA utilisent la vidéosurveillance en direct pour garder un œil sur les navires et les équipements portuaires, aidant les travailleurs portuaires à prédire quand la maintenance est nécessaire. Une surveillance régulière permet de faire fonctionner les équipements plus longtemps et rend les opérations portuaires plus fluides et plus rapides.

Dans cet article, nous explorerons divers exemples de ports intelligents qui tirent parti de la technologie de vision par ordinateur. Nous discuterons également des avantages et des inconvénients de l'utilisation de cette innovation dans les ports tout en considérant ses perspectives d'avenir. Commençons !

Link to this sectionL'importance des ports intelligents#

Les ports reçoivent quotidiennement d'énormes quantités de marchandises et sont confrontés à des défis tels que le maintien de l'efficacité des opérations, la garantie de la sécurité des travailleurs, la réduction des embouteillages et la gestion des conditions météorologiques difficiles. Même un retard d'une heure peut être coûteux pour les compagnies maritimes.

Par exemple, il existe des coûts liés au temps excessif passé à décharger la cargaison (surestaries), à la détention des conteneurs trop longtemps après le déchargement (détention), au stockage des marchandises au port pendant une durée supplémentaire (frais de stockage) et à l'arrivée tardive des navires (frais de retard). Pour éviter ces pénalités coûteuses, les compagnies maritimes cherchent à planifier soigneusement leurs horaires, leurs temps de trajet et leurs activités portuaires.

Pour gérer les opérations portuaires tout en relevant ces défis, les compagnies maritimes et les autorités portuaires se tournent de plus en plus vers des solutions automatisées avancées basées sur l'IA. En ce qui concerne la vision par ordinateur, les modèles de vision peuvent être entraînés sur de vastes datasets d'images et de clips vidéo d'opérations portuaires.

Les modèles entraînés peuvent être utilisés pour des tâches telles que la détection et le suivi des conteneurs de fret au fur et à mesure de leur chargement et déchargement. La vision par ordinateur peut également aider à renforcer la sécurité portuaire en suivant les employés du port qui déplacent des conteneurs de fret lourds.

Link to this sectionApplications de la vision par ordinateur dans les ports#

Maintenant que nous avons compris pourquoi les technologies d'IA et de vision par ordinateur sont importantes et précieuses dans les ports, examinons de plus près quelques exemples de ports intelligents qui illustrent comment la vision par ordinateur peut être utilisée.

Link to this sectionUtiliser la vision par ordinateur pour maintenir la sécurité portuaire#

Les modèles de vision par ordinateur, comme Ultralytics YOLO11 et Ultralytics YOLOv8, peuvent suivre les travailleurs et garantir le respect des protocoles de sécurité. Comment cela fonctionne-t-il ? YOLO11 et YOLOv8 prennent tous deux en charge diverses tâches de vision par ordinateur, telles que la détection d'objets, qui identifie et classifie les objets dans une image ou une vidéo, et le suivi d'objets, qui surveille le mouvement de ces objets dans le temps.

Ces tâches peuvent être utilisées dans divers cas d'usage de sécurité des travailleurs. Un bon exemple consiste à utiliser la détection d'objets pour détecter les équipements de protection individuelle (EPI) sur les employés du port, tels que les casques et les gilets.

Fig 1. Un exemple d'utilisation d'Ultralytics YOLOv8 pour détecter les EPI pour la conformité à la sécurité portuaire.

De même, les systèmes portuaires intelligents qui ont été intégrés avec des capacités de vision par ordinateur comme le suivi d'objets peuvent également être utilisés pour surveiller l'emplacement des travailleurs et suivre leurs mouvements en temps réel pour détecter les dangers et prévenir les accidents.

En analysant les séquences vidéo en direct, les modèles de vision peuvent identifier les dangers potentiels, tels que la chute d'objets ou les travailleurs pénétrant dans des zones à risque. Le système peut même être configuré pour envoyer des alertes instantanées si un travailleur pénètre accidentellement dans une zone restreinte ou s'approche trop près de machines lourdes.

Link to this sectionNavigation et surveillance des navires avec l'IA dans les ports#

Les solutions de vision par ordinateur peuvent jouer un rôle important dans l'amélioration de la navigation maritime. Les systèmes maritimes intégrés avec la vision par ordinateur, les transmissions du système d'identification automatique (AIS) (signaux provenant du navire contenant son identité, sa localisation, sa vitesse, etc.) et d'autres capteurs avancés peuvent être utilisés pour obtenir des informations sur l'emplacement du navire. Sur la base de ces informations, le système d'IA peut tracer un itinéraire idéal pour le navire avec moins de congestion et une meilleure efficacité énergétique. Ces informations permettent également à l'équipage de préparer le port aux opérations telles que le chargement et le déchargement sans aucun temps d'attente.

Les techniques de vision par ordinateur comme la détection d'objets peuvent être utilisées par les autorités portuaires pour détecter et suivre les objets en mer pour une navigation en toute sécurité. Par exemple, le Gulf of Maine Research Institute à Portland utilise des systèmes de caméras basés sur l'IA pour la navigation et la sécurité des navires. Les caméras utilisent la vision par ordinateur pour détecter les navires, les bateaux, les bouées, les personnes et d'autres dangers marins, même la nuit ou dans des conditions de brouillard. En détectant les obstacles en mer, les opérateurs de navires peuvent éviter les accidents et naviguer facilement.

Fig 2. L'IA dans le secteur maritime : une caméra compatible avec la vision par ordinateur détectant des objets en mer.

Link to this sectionLa manutention du fret facilitée par la numérisation portuaire#

La manutention du fret est l'une des opérations les plus complexes dans les ports en raison de l'utilisation de machines lourdes et du risque de chute d'objets. Des études montrent que plus de 63 % des accidents portuaires surviennent lors des manœuvres de fret et des opérations de chargement ou de déchargement. Ces accidents peuvent être évités en réduisant la nécessité pour les travailleurs d'être à proximité des conteneurs ou des équipements portuaires lourds pour des tâches telles que la lecture des étiquettes ou l'inspection des dommages.

Les systèmes de vision peuvent aider à y parvenir en reconnaissant les étiquettes sur les conteneurs, en scannant leur taille, leur type, leur poids, leurs scellés et leurs destinations, ou en détectant tout dommage structurel. Un exemple intéressant à ce sujet est le Piraeus Container Terminal (PCT) en Grèce. Ce port utilise des caméras intégrées avec l'IA de vision pour vérifier si les scellés sur les conteneurs sont intacts. Le système capture des images de l'avant de chaque conteneur lors du chargement ou du déchargement. Ensuite, la détection d'objets est utilisée sur les images pour localiser les scellés sur les conteneurs. Si un scellé est manquant ou endommagé, une alerte est déclenchée, informant les autorités portuaires de mener une enquête plus approfondie.

Fig 3. Le terminal à conteneurs du Pirée en Grèce est un bon exemple de port intelligent.

Link to this sectionSurveillance et contrôle d'accès dans les ports intelligents#

Les tâches de sécurité et de surveillance dans les ports nécessitent une attention constante. La main-d'œuvre nécessaire pour surveiller l'ensemble du paysage et des opérations d'un port est énorme. Même le plus petit port du monde, Depoe Bay en Oregon, couvre six acres. L'immensité de l'espace et les conteneurs étroitement empilés rendent pratiquement impossible pour les humains de le surveiller manuellement 24 heures sur 24.

En utilisant la vision par ordinateur, les opérations portuaires peuvent être surveillées à plusieurs points d'accès, et toute entrée non autorisée peut être repérée instantanément. La technologie de reconnaissance optique de caractères (OCR) et de reconnaissance automatique des plaques d'immatriculation (ANPR) peut lire les plaques d'immatriculation des véhicules entrant et sortant des ports pour détecter tout véhicule non autorisé. Pour une couche de sécurité supplémentaire, des systèmes de reconnaissance faciale peuvent également être utilisés pour contre-vérifier l'identité des conducteurs et des passagers à l'intérieur des véhicules.

Fig 4. Un exemple d'utilisation de la vision par ordinateur pour lire la plaque d'immatriculation d'une voiture.

Par exemple, le Port de Valence en Espagne utilise un système de vision par ordinateur composé de drones autonomes, d'une connectivité 5G et d'un casque de réalité augmentée (RA) pour surveiller la sécurité du port. Les drones autonomes sont utilisés pour patrouiller régulièrement le port, et le flux vidéo est analysé à l'aide de systèmes basés sur la vision via le réseau 5G. Les modèles de vision par ordinateur recherchent toute intrusion ou activité suspecte. Lorsque quelque chose d'inhabituel est détecté, des alertes sont générées. À l'aide du casque RA, l'équipe de sécurité peut même examiner la zone alertée pour comprendre la gravité de l'incident.

Link to this sectionDétection des marées noires à l'aide de l'IA de vision#

Les marées noires constituent une menace environnementale importante, en particulier lors des opérations portuaires de chargement et de déchargement. Des études indiquent qu'environ 29 % des marées noires à petite et moyenne échelle (7 à 700 tonnes) surviennent lors de ces activités. Bien que ces déversements puissent ne pas être facilement visibles et sembler inoffensifs, leurs conséquences environnementales peuvent être graves.

La surveillance manuelle de ces déversements est particulièrement difficile dans les grandes zones portuaires. Pour résoudre ce problème, des caméras de détection d'eau avancées équipées d'un logiciel de vision par ordinateur peuvent fournir une solution efficace. En analysant les séquences vidéo, ces systèmes peuvent détecter les marées noires en temps réel, permettant des réponses et des efforts de nettoyage rapides.

Fig 5. Un exemple de port intelligent : Détection des marées noires dans l'océan.

En fait, le Port d'Anvers, deuxième plus grand port d'Europe, utilise la technologie de vision par ordinateur pour atténuer l'impact des marées noires. Des drones télécommandés surveillent les zones d'eau environnantes. Équipés de capacités de vision par ordinateur, ces drones peuvent détecter les marées noires dans les zones portuaires voisines. Cela permet aux autorités portuaires d'identifier et de traiter rapidement les zones de déversement concentrées, améliorant ainsi la qualité de l'eau le long des côtes.

Link to this sectionAvantages et limites de la vision par ordinateur dans les ports#

L'adoption de la vision par ordinateur dans la gestion portuaire apporte de nombreux avantages et conduit à diverses solutions sur mesure pour des défis uniques. Voici un aperçu rapide de certains de ces avantages :

• Amélioration de la logistique maritime : L'IA dans les chaînes d'approvisionnement maritimes apporte un nouveau niveau d'efficacité opérationnelle à la logistique. Les systèmes basés sur la vision peuvent être utilisés pour surveiller l'échange de marchandises entre les routes maritimes, les services portuaires, la manutention du fret, etc.

• Prise de décision basée sur les données : Grâce aux informations issues de l'analyse d'images et de vidéos, la direction du port peut prendre des décisions éclairées.

• Meilleure prévision d'itinéraire : Les systèmes d'IA de vision peuvent analyser les données visuelles, telles que les séquences en direct des ports et des navires, pour aider les algorithmes d'IA à suggérer des itinéraires optimisés.

• Réduction des coûts de main-d'œuvre : En automatisant des tâches telles que la surveillance des navires, le tri du fret et le suivi des navires grâce à la vision par ordinateur, les ports peuvent réduire leur dépendance à la main-d'œuvre humaine.

Bien que les solutions de vision par ordinateur offrent de nombreux avantages, leur mise en œuvre dans les ports présente certains défis à prendre en compte. Voici quelques limites à garder à l'esprit :

• Coûts initiaux élevés : La mise en œuvre d'applications de vision par ordinateur conformes aux normes de l'industrie dans les ports exige un investissement important en matériel, en expertise en IA et en infrastructure informatique.

• Contraintes environnementales : Des conditions météorologiques inconstantes, en particulier dans les zones côtières, comme la pluie et le brouillard, peuvent affecter la qualité des images et des vidéos et entraîner de faibles performances du modèle d'IA.

• Diversité des tailles des conteneurs de fret : Les conteneurs de fret varient en taille, couleur, étiquette et forme, ce qui les rend difficiles à suivre pour les systèmes basés sur la vision. Les modèles de vision par ordinateur peuvent nécessiter un entraînement supplémentaire pour gérer une telle diversité.

• Connexions réseau inconstantes : Une connexion réseau stable est essentielle pour les systèmes de vision par ordinateur basés sur le cloud, car les interruptions peuvent entraîner des retards, des inefficacités et des risques de sécurité dans les opérations portuaires.

Link to this sectionL'avenir de la vision par ordinateur dans les ports#

Selon les rapports, le marché mondial des ports intelligents devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) impressionnant de 24,16 %, atteignant 6,1 milliards de dollars d'ici 2033. Cette croissance met en évidence l'utilisation croissante de technologies avancées comme l'IA, la vision par ordinateur et l'Internet des objets (IoT) dans les opérations portuaires modernes. À mesure que les ports deviennent plus efficaces et plus intelligents, la vision par ordinateur jouera probablement un rôle essentiel dans l'automatisation des tâches, l'amélioration de la sécurité et l'augmentation de l'efficacité opérationnelle.

Lorsqu'elle est combinée à des technologies comme l'IoT, la blockchain et le Big Data, la vision par ordinateur devrait permettre des solutions avancées et complexes alimentées par l'IA, telles que le suivi du fret en temps réel et la maintenance prédictive des équipements portuaires. Ces innovations rationaliseront les opérations portuaires et favoriseront la durabilité en optimisant l'utilisation de l'énergie et en réduisant les émissions de carbone.

Link to this sectionPoints clés concernant les ports intelligents#

En intégrant la vision par ordinateur dans la gestion portuaire, nous pouvons améliorer la sécurité, l'efficacité et la sûreté. De la surveillance des activités des travailleurs à l'automatisation de tâches complexes comme la manutention du fret et la navigation des navires, les applications de vision par ordinateur peuvent offrir un large éventail d'applications et relever des défis critiques dans la gestion portuaire.

La tendance vers l'automatisation et les processus axés sur l'IA met en lumière le potentiel des solutions d'IA de vision. En adoptant ces technologies avancées, les ports peuvent se positionner en tant que leaders de l'industrie maritime mondiale, contribuant à la croissance économique et à la durabilité environnementale.

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