Optimiser le commerce maritime dans les ports grâce à la vision par ordinateur

Plus de 90 % des marchandises étant transportées par voie maritime, les ports sont des plateformes essentielles du commerce mondial. Ils constituent des points de liaison indispensables entre la terre et la mer. Les ports traitent souvent des cargaisons de grande valeur, comme des matières premières, des produits manufacturés et des biens de consommation, ce qui en fait des maillons clés de la chaîne d’approvisionnement internationale.

Au fil des ans, les technologies de pointe ont transformé l’exploitation et la gestion des ports dans le monde entier. Ces innovations ont rendu la gestion portuaire plus rapide, plus sûre et plus fiable. Ces dernières années, les innovations dans les ports ont souvent fait appel à l’intelligence artificielle (AI).

En particulier, la vision par ordinateur (CV), une branche de l’IA, transforme en profondeur les opérations portuaires. L’IA visuelle permet aux systèmes informatiques de voir et de comprendre des informations visuelles en temps réel. En analysant des images et des vidéos, des modèles de vision par ordinateur comme Ultralytics YOLO11 peuvent identifier des motifs, détecter des objets et suivre des mouvements en temps réel. Les informations issues de l’analyse d’images permettent des opérations plus efficaces et plus précises, ce qui ouvre de nombreuses possibilités pour la gestion portuaire.

Par exemple, le port de Rotterdam, le plus grand port maritime d’Europe, utilise des systèmes de vision par ordinateur pour optimiser les calendriers de maintenance. Ses systèmes alimentés par l’IA utilisent la vidéosurveillance en direct pour observer les navires et les équipements portuaires, et aider le personnel à prévoir les besoins de maintenance. Une surveillance régulière prolonge la durée de fonctionnement des équipements et rend les opérations portuaires plus fluides et plus rapides.

Dans cet article, nous allons découvrir divers exemples de ports intelligents qui exploitent la technologie de vision par ordinateur. Nous aborderons également les avantages et les inconvénients de cette innovation dans les ports, ainsi que ses perspectives d’avenir. C’est parti !

L’importance des ports intelligents#

Les ports reçoivent chaque jour d’énormes quantités de marchandises et doivent relever des défis comme l’efficacité des opérations, la sécurité des travailleurs, la réduction des embouteillages et la gestion des intempéries. Un retard d’une seule heure peut coûter cher aux compagnies maritimes.

Par exemple, les coûts peuvent être liés au déchargement trop lent des cargaisons (surestaries), à la rétention des conteneurs trop longtemps après leur déchargement (frais de détention), au stockage prolongé des marchandises dans le port (frais de stockage) et à l’arrivée tardive des navires (frais de retard). Pour éviter ces pénalités coûteuses, les compagnies maritimes s’efforcent de 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 reposant sur l’IA. En matière de vision par ordinateur, les modèles de vision peuvent être entraînés sur de vastes jeux de données composés d’images et de séquences vidéo des opérations portuaires.

Les modèles entraînés peuvent être utilisés pour des tâches comme la détection et le suivi des conteneurs de marchandises lors de leur chargement et de leur déchargement. La vision par ordinateur peut également contribuer à renforcer la sécurité portuaire en suivant les employés qui déplacent des conteneurs de marchandises lourds.

Applications 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 utiles dans les ports, examinons quelques exemples de ports intelligents qui montrent comment la vision par ordinateur peut être utilisée.

Utiliser la vision par ordinateur pour assurer la sécurité portuaire#

Les modèles de vision par ordinateur, comme Ultralytics YOLO11 et Ultralytics YOLOv8, peuvent suivre les travailleurs et veiller au respect des protocoles de sécurité. Comment cela fonctionne-t-il ? YOLO11 et YOLOv8 prennent tous deux en charge diverses tâches de vision par ordinateur, comme la détection d’objets, qui identifie et classe les objets dans une image ou une vidéo, et le suivi d’objets, qui surveille leurs déplacements au fil du temps.

Ces tâches peuvent être utilisées dans différents cas d’usage liés à la sécurité des travailleurs. Un bon exemple consiste à utiliser la détection d’objets pour détecter les équipements de protection individuelle (PPE) portés par les employés du port, comme les casques et les gilets.

Fig. 1. Exemple d’utilisation d’Ultralytics YOLOv8 pour détecter les PPE et assurer le respect des règles de sécurité portuaire.

De même, les systèmes de ports intelligents intégrant des fonctionnalités de vision par ordinateur comme le suivi d’objets peuvent servir à surveiller l’emplacement des travailleurs et à suivre leurs déplacements en temps réel pour détecter les dangers et prévenir les accidents.

En analysant les séquences vidéo en direct, les modèles de vision peuvent identifier des dangers potentiels, comme la chute d’objets ou l’entrée de travailleurs dans des zones à risque. Le système peut même être configuré pour envoyer des alertes instantanées si un travailleur pénètre accidentellement dans une zone interdite ou s’approche trop près d’une machine lourde.

Navigation et surveillance des navires dans les ports grâce à l’IA#

Les solutions de vision par ordinateur peuvent jouer un rôle important dans l’amélioration de la navigation maritime. Les systèmes maritimes intégrant la vision par ordinateur, les transmissions du système d’identification automatique (AIS) (signaux émis par le navire et contenant son identité, sa position, sa vitesse, etc.) et d’autres capteurs avancés peuvent fournir des informations sur la position du navire. À partir de ces informations, le système d’IA peut définir pour le navire un itinéraire idéal, moins encombré et plus économe en carburant. Ces informations permettent également à l’équipage de préparer le port aux opérations, comme le chargement et le déchargement, sans temps d’attente.

Les autorités portuaires peuvent utiliser des techniques de vision par ordinateur comme la détection d’objets pour détecter et suivre les objets en mer afin de garantir une navigation sûre. 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 s’appuient sur la vision par ordinateur pour détecter les navires, les bateaux, les bouées, les personnes et autres dangers maritimes, même la nuit ou par temps brumeux. En détectant les obstacles en mer, les opérateurs de navires peuvent éviter les accidents et naviguer plus facilement.

Fig. 2. IA maritime : une caméra équipée de vision par ordinateur détectant des objets en mer.

La numérisation portuaire simplifie la manutention des marchandises#

La manutention des marchandises 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. Selon des études, plus de 63 % des accidents portuaires surviennent pendant les opérations de déplacement, de chargement ou de déchargement des marchandises. Ces accidents peuvent être évités en réduisant le besoin pour les travailleurs de s’approcher des conteneurs ou des équipements portuaires lourds pour des tâches comme la lecture d’étiquettes ou l’inspection de dommages.

Les systèmes de vision peuvent y contribuer en reconnaissant les étiquettes sur les conteneurs, en analysant leur taille, leur type, leur poids, leurs scellés et leur destination, ou en détectant tout dommage structurel. Le Piraeus Container Terminal (PCT) en Grèce en est un exemple intéressant. Ce port utilise des caméras intégrant une IA de vision pour vérifier que les scellés des conteneurs sont intacts. Le système capture des images de la face avant de chaque conteneur pendant le chargement ou le déchargement. La détection d’objets est ensuite appliquée aux images pour localiser les scellés sur les conteneurs. Si un scellé est manquant ou endommagé, une alerte est déclenchée afin d’avertir les autorités portuaires et de les inciter à mener une enquête.

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

Surveillance et contrôle des accès dans les ports intelligents#

Les tâches de sécurité et de surveillance dans les ports exigent une attention constante. La main-d’œuvre nécessaire pour surveiller l’ensemble du site et des opérations d’un port est considérable. Même le plus petit port du monde, Depoe Bay, dans l’Oregon, s’étend sur six acres. L’immensité du site et les conteneurs empilés très près les uns des autres rendent pratiquement impossible une surveillance humaine manuelle 24 heures sur 24.

Grâce à la vision par ordinateur, les opérations portuaires peuvent être surveillées à plusieurs points d’accès, et toute entrée non autorisée peut être repérée immédiatement. La technologie de reconnaissance optique de caractères (OCR) et de reconnaissance automatique des plaques d’immatriculation (ANPR) peut lire les plaques des véhicules entrant dans les ports et en sortant afin de détecter ceux qui ne sont pas autorisés. Pour renforcer encore la sécurité, des systèmes de reconnaissance faciale peuvent également servir à vérifier l’identité des conducteurs et des passagers à bord des véhicules.

Fig. 4. 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 (AR) pour surveiller la sécurité du port. Des drones autonomes patrouillent régulièrement dans le port, et le flux vidéo est analysé par des systèmes basés sur la vision via le réseau 5G. Les modèles de vision par ordinateur recherchent toute intrusion ou activité suspecte. Lorsqu’un événement inhabituel est détecté, des alertes sont générées. Grâce au casque AR, l’équipe de sécurité peut même examiner la zone signalée pour évaluer la gravité de l’incident.

Détecter les marées noires grâce à l’IA de vision#

Les marées noires représentent une menace environnementale importante, en particulier pendant les opérations portuaires de chargement et de déchargement. Selon des études, environ 29 % des déversements d’hydrocarbures de taille moyenne et petite (de 7 à 700 tonnes) surviennent pendant ces activités. Même si ces déversements ne sont pas toujours facilement visibles et peuvent sembler inoffensifs, leurs conséquences environnementales peuvent être graves.

La surveillance manuelle de tels déversements est particulièrement difficile dans les grandes zones portuaires. Pour résoudre ce problème, des caméras avancées de détection dans l’eau équipées d’un logiciel de vision par ordinateur peuvent offrir une solution efficace. En analysant les séquences vidéo, ces systèmes peuvent détecter les déversements d’hydrocarbures en temps réel, ce qui permet d’intervenir rapidement et de lancer les opérations de nettoyage.

Fig. 5. Exemple de port intelligent : détection de déversements d’hydrocarbures en mer.

En fait, le port d’Anvers, deuxième plus grand port d’Europe, utilise la technologie de vision par ordinateur pour atténuer les effets des déversements d’hydrocarbures. Des drones télécommandés surveillent les eaux environnantes. Équipés de capacités de vision par ordinateur, ces drones peuvent détecter les déversements d’hydrocarbures dans les zones portuaires voisines. Les autorités portuaires peuvent ainsi repérer et traiter rapidement les zones où les déversements sont concentrés, améliorant de ce fait la qualité de l’eau le long des côtes.

Avantages et limites de la vision par ordinateur dans les ports#

L’adoption de la vision par ordinateur dans la gestion portuaire présente de nombreux avantages et permet de proposer des solutions adaptées à divers défis spécifiques. 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 servir à surveiller les échanges de marchandises entre les voies maritimes, les services portuaires, la manutention des marchandises, etc.

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

• Meilleures prévisions d’itinéraires : les systèmes d’IA de vision peuvent analyser des données visuelles, comme les séquences en direct des ports et des navires, pour aider les algorithmes d’IA à proposer des itinéraires optimisés.

• Réduction des coûts de main-d’œuvre : en automatisant des tâches comme la surveillance des navires, le tri des marchandises et le suivi des navires grâce à la vision par ordinateur, les ports peuvent réduire leur dépendance à l’égard de la main-d’œuvre humaine.

Bien que les solutions de vision par ordinateur présentent de nombreux avantages, leur mise en œuvre dans les ports comporte 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 du secteur dans les ports nécessite des investissements importants en matériel, en expertise en IA et en infrastructure informatique.

• Contraintes environnementales : les conditions météorologiques variables, en particulier dans les zones côtières, comme la pluie et le brouillard, peuvent dégrader la qualité des images et des vidéos et nuire aux performances des modèles d’IA.

• Diversité des tailles de conteneurs maritimes : les conteneurs maritimes varient par leur taille, leur couleur, leur étiquette et leur forme, ce qui complique leur suivi par les systèmes basés sur la vision. Les modèles de vision par ordinateur peuvent nécessiter un entraînement supplémentaire pour gérer cette diversité.

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

L’avenir de la vision par ordinateur dans les ports#

Selon les rapports, le marché mondial des ports intelligents devrait afficher un taux de croissance annuel composé (CAGR) impressionnant de 24,16 %, pour atteindre 6,1 milliards de dollars d’ici 2033. Cette croissance témoigne de l’adoption 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 gagnent en efficacité et en intelligence, la vision par ordinateur jouera probablement un rôle essentiel dans l’automatisation des tâches, l’amélioration de la sécurité et l’accroissement de l’efficacité opérationnelle.

Combinée à des technologies comme l’IoT, la blockchain et le big data, la vision par ordinateur devrait permettre de créer des solutions avancées et complexes reposant sur l’IA, comme le suivi des marchandises en temps réel et la maintenance prédictive des équipements portuaires. Ces innovations rationaliseront les opérations portuaires et favoriseront la durabilité en optimisant la consommation d’énergie et en réduisant les émissions de carbone.

Points clés à retenir sur les ports intelligents#

En intégrant la vision par ordinateur à 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 des marchandises et la navigation des navires, les applications de vision par ordinateur peuvent répondre à un large éventail de besoins et relever des défis essentiels de la gestion portuaire.

La tendance à l’automatisation et aux processus pilotés par l’IA met en évidence le potentiel des solutions d’IA de vision. En adoptant ces technologies avancées, les ports peuvent se positionner comme des acteurs de premier plan du secteur maritime mondial et contribuer à la croissance économique et à la durabilité environnementale.

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