20 dicembre 2024
Esplora esempi di smart port che mostrano come la computer vision migliora la sicurezza, semplifica la gestione del carico, migliora la navigazione e ridefinisce la gestione del porto.
Con oltre il 90% delle merci trasportate via mare, i porti sono hub essenziali per il commercio globale. Fungono da connettori vitali tra terra e mare. I porti gestiscono spesso spedizioni di merci di valore come materie prime, prodotti manufatturieri e prodotti di consumo, rendendoli fondamentali per la catena di approvvigionamento internazionale.
Nel corso degli anni, le tecnologie all'avanguardia hanno cambiato il modo in cui operiamo e gestiamo i porti in tutto il mondo. Queste innovazioni hanno reso la gestione portuale più veloce, più sicura e più affidabile. Le recenti innovazioni nei porti spesso coinvolgono l'intelligenza artificiale (IA).
In particolare, la computer vision (CV), un sottoinsieme dell'AI, sta avendo un enorme impatto sulle operazioni portuali. La Vision AI consente ai sistemi informatici di vedere e comprendere le informazioni visive in tempo reale. Analizzando immagini e video, i modelli di computer vision come Ultralytics YOLO11 possono identificare modelli, rilevare oggetti e tracciare movimenti in tempo reale. Le informazioni derivanti dall'analisi delle immagini consentono operazioni più efficienti e accurate, il che ha un grande potenziale nella gestione dei porti.
Ad esempio, il Porto di Rotterdam, che è il più grande porto marittimo d'Europa, utilizza sistemi di computer vision per ottimizzare i programmi di manutenzione. I loro sistemi basati sull'AI utilizzano il monitoraggio video in diretta per tenere d'occhio le navi e le attrezzature portuali, aiutando i lavoratori portuali a prevedere quando è necessaria la manutenzione. Il monitoraggio regolare mantiene le attrezzature in funzione più a lungo e rende le operazioni portuali più fluide e veloci.
In questo articolo, esploreremo vari esempi di smart port che sfruttano la tecnologia di computer vision. Discuteremo anche i vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo di questa innovazione nei porti, considerando al contempo le sue prospettive future. Iniziamo!
I porti ricevono quotidianamente enormi quantità di merci e devono affrontare sfide come il mantenimento dell'efficienza operativa, la garanzia della sicurezza dei lavoratori, la riduzione degli ingorghi stradali e la gestione delle condizioni meteorologiche avverse. Anche un solo ritardo di un'ora può essere costoso per le compagnie di navigazione.
Ad esempio, ci sono costi relativi al tempo eccessivo per scaricare il carico (controstallia), trattenere i container troppo a lungo dopo lo scarico (detenzione), immagazzinare le merci al porto per un tempo extra (spese di deposito) e arrivare in ritardo con le loro navi (spese di arrivo in ritardo). Per evitare queste costose sanzioni, le compagnie di navigazione mirano a pianificare attentamente i loro orari, i tempi di viaggio e le attività portuali.
Per gestire le operazioni portuali affrontando al contempo queste sfide, le compagnie di navigazione e le autorità portuali si rivolgono sempre più a soluzioni automatizzate avanzate basate sull'IA. Per quanto riguarda la computer vision, i modelli di visione possono essere addestrati su vasti dataset di immagini e clip video delle operazioni portuali.
I modelli addestrati possono essere utilizzati per attività come il rilevamento e il tracciamento dei container merci durante le operazioni di carico e scarico. La computer vision può anche contribuire a rafforzare la sicurezza portuale monitorando i dipendenti del porto che movimentano container merci pesanti.
Ora che abbiamo capito perché le tecnologie di AI e computer vision sono importanti e preziose nei porti, esaminiamo più da vicino alcuni esempi di smart port che mostrano come può essere utilizzata la computer vision.
I modelli di computer vision, come Ultralytics YOLO11 e Ultralytics YOLOv8, possono tracciare i lavoratori e garantire la conformità ai protocolli di sicurezza. Come funziona? Sia YOLO11 che YOLOv8 supportano varie attività di computer vision, come il rilevamento di oggetti, che identifica e classifica gli oggetti in un'immagine o in un video, e il tracciamento di oggetti, che monitora il movimento di questi oggetti nel tempo.
Queste attività possono essere utilizzate in vari casi d'uso relativi alla sicurezza dei lavoratori. Un buon esempio è l'utilizzo del rilevamento di oggetti per rilevare i dispositivi di protezione individuale (DPI) sui dipendenti portuali, come caschi e giubbotti.
Allo stesso modo, i sistemi portuali intelligenti che sono stati integrati con funzionalità di computer vision come il tracciamento degli oggetti possono anche essere utilizzati per monitorare la posizione dei lavoratori e tracciare i loro movimenti in tempo reale per rilevare pericoli e prevenire incidenti.
Analizzando le riprese video in diretta, i modelli di visione possono identificare potenziali pericoli, come oggetti che cadono o lavoratori che entrano in aree a rischio. Il sistema può anche essere configurato per inviare avvisi istantanei se un lavoratore entra accidentalmente in un'area riservata o si avvicina troppo a macchinari pesanti.
Le soluzioni di computer vision possono svolgere un ruolo significativo nel miglioramento della navigazione marittima. I sistemi marittimi integrati con la computer vision, le trasmissioni dell'Automatic Identification System (AIS) (segnali provenienti dalla nave contenenti la sua identità, posizione, velocità, ecc.) e altri sensori avanzati possono essere utilizzati per ottenere informazioni sull'ubicazione della nave. Sulla base di queste informazioni, il sistema di IA può mappare una rotta ideale per la nave con meno congestione e maggiore efficienza del carburante. Queste informazioni consentono inoltre all'equipaggio di preparare il porto per operazioni quali il carico e lo scarico senza tempi di attesa.
Le tecniche di visione artificiale come l'object detection possono essere utilizzate dalle autorità portuali per rilevare e tracciare oggetti in mare per una navigazione sicura. Ad esempio, il Gulf of Maine Research Institute di Portland utilizza sistemi di telecamere basati sull'intelligenza artificiale per la navigazione e la sicurezza delle navi. Le telecamere utilizzano la visione artificiale per rilevare navi, imbarcazioni, boe, persone e altri pericoli marini, anche di notte o in condizioni di nebbia. Rilevando gli ostacoli in mare, gli operatori navali possono evitare incidenti e navigare facilmente.
La movimentazione del carico è una delle operazioni più complesse nei porti a causa del coinvolgimento di macchinari pesanti e del rischio di caduta di oggetti. Gli studi dimostrano che oltre il 63% degli incidenti portuali si verificano durante le manovre di carico e le operazioni di carico o scarico. Questi incidenti possono essere evitati riducendo la necessità per i lavoratori di trovarsi vicino a container o attrezzature portuali pesanti per attività come la lettura di etichette o il controllo dei danni.
I sistemi di visione possono aiutare a raggiungere questo obiettivo riconoscendo le etichette sui container, scansionando le loro dimensioni, tipo, peso, sigilli e destinazioni o rilevando eventuali danni strutturali. Un interessante caso di studio è il Piraeus Container Terminal (PCT) della Grecia. Questo porto utilizza telecamere integrate con Vision AI per verificare se i sigilli sui container sono intatti. Il sistema acquisisce immagini della parte anteriore di ogni container durante il carico o lo scarico. Quindi, il rilevamento di oggetti viene utilizzato sulle immagini per individuare i sigilli sui container. Se un sigillo è mancante o danneggiato, viene attivato un avviso, che notifica alle autorità portuali di indagare ulteriormente.
I compiti di sicurezza e sorveglianza nei porti richiedono un'attenzione costante. La forza lavoro necessaria per monitorare l'intero panorama e le operazioni di un porto è enorme. Anche il porto più piccolo del mondo, Depoe Bay in Oregon, si estende per sei acri. L'enorme spazio e i container accatastati rendono praticamente impossibile per gli esseri umani monitorarlo manualmente 24 ore su 24.
Utilizzando la computer vision, le operazioni portuali possono essere monitorate in più punti di accesso ed eventuali ingressi non autorizzati possono essere individuati immediatamente. La tecnologia di riconoscimento ottico dei caratteri (OCR) e di riconoscimento automatico delle targhe (ANPR) può leggere le targhe dei veicoli che entrano ed escono dai porti per rilevare eventuali veicoli non autorizzati. Per un ulteriore livello di sicurezza, è possibile utilizzare anche sistemi di riconoscimento facciale per verificare l'identità dei conducenti e dei passeggeri all'interno dei veicoli.
Ad esempio, il Porto di Valencia in Spagna sta utilizzando un sistema di computer vision che comprende droni autonomi, connettività 5G e un visore per la realtà aumentata (AR) per monitorare la sicurezza del porto. I droni autonomi vengono utilizzati per pattugliare regolarmente il porto e il flusso video viene analizzato utilizzando sistemi basati sulla visione attraverso la rete 5G. I modelli di computer vision cercano eventuali intrusioni o attività sospette. Quando viene rilevato qualcosa di insolito, vengono generati degli avvisi. Utilizzando il visore AR, il team di sicurezza può anche dare un'occhiata all'area segnalata per capire la gravità dell'incidente.
Le fuoriuscite di petrolio rappresentano una significativa minaccia ambientale, soprattutto durante le operazioni portuali di carico e scarico. Gli studi indicano che circa il 29% delle fuoriuscite di petrolio di medie e piccole dimensioni (7 - 700 tonnellate) si verificano durante queste attività. Sebbene queste fuoriuscite possano non essere facilmente visibili e apparire innocue, le loro conseguenze ambientali possono essere gravi.
Il monitoraggio manuale di tali sversamenti è particolarmente impegnativo nelle grandi aree portuali. Per affrontare questo problema, telecamere avanzate per il rilevamento dell'acqua dotate di software di computer vision possono fornire una soluzione efficace. Analizzando le riprese video, questi sistemi possono rilevare le fuoriuscite di petrolio in tempo reale, consentendo risposte rapide e interventi di pulizia.
Infatti, il Porto di Anversa, il secondo porto più grande d'Europa, utilizza la tecnologia di computer vision per mitigare l'impatto delle fuoriuscite di petrolio. Droni telecomandati monitorano le aree circostanti dell'acqua. Dotati di capacità di computer vision, questi droni possono rilevare fuoriuscite di petrolio nelle aree portuali vicine. Ciò consente alle autorità portuali di identificare e affrontare tempestivamente le aree di fuoriuscita concentrate, migliorando così la qualità dell'acqua lungo le coste.
L'adozione della computer vision nella gestione dei porti offre molti vantaggi e guida varie soluzioni su misura per sfide uniche. Ecco una rapida panoramica di alcuni di questi vantaggi:
Sebbene le soluzioni di CV offrano numerosi vantaggi, la loro implementazione nei porti presenta alcune sfide da considerare. Ecco alcune limitazioni da tenere a mente:
Secondo i rapporti, il mercato globale dei porti intelligenti dovrebbe crescere a un impressionante tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 24,16%, raggiungendo i 6,1 miliardi di dollari entro il 2033. Questa crescita evidenzia il crescente utilizzo di tecnologie avanzate come l'AI, la computer vision e l'Internet of Things (IoT) nelle moderne operazioni portuali. Man mano che i porti diventano più efficienti e intelligenti, la computer vision svolgerà probabilmente un ruolo fondamentale nell'automatizzazione delle attività, nel miglioramento della sicurezza e nell'aumento dell'efficienza operativa.
Se combinata con tecnologie come IoT, blockchain e big data, la computer vision dovrebbe consentire soluzioni avanzate e complesse basate sull'IA, come il tracciamento delle merci in tempo reale e la manutenzione predittiva delle attrezzature portuali. Queste innovazioni semplificheranno le operazioni portuali e promuoveranno la sostenibilità ottimizzando l'uso dell'energia e riducendo le emissioni di carbonio.
Integrando la computer vision nella gestione portuale, possiamo migliorare la sicurezza, l'efficienza e la protezione. Dal monitoraggio delle attività dei lavoratori all'automazione di compiti complessi come la movimentazione del carico e la navigazione delle navi, le applicazioni di computer vision possono offrire una vasta gamma di applicazioni e affrontare sfide critiche nella gestione portuale.
La tendenza verso l'automazione e i processi guidati dall'IA mette in luce il potenziale delle soluzioni di Vision AI. Adottando queste tecnologie avanzate, i porti possono posizionarsi come leader nel settore marittimo globale, contribuendo alla crescita economica e alla sostenibilità ambientale.
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