一、方案背景

智慧港口对人员管理的智能化、自动化需求日益提升，人员定位卡作为关键管理工具，其收发、充电环节的效率与安全性直接影响港口运营。现有方案虽实现了人脸识别与充电管理，但收发卡仍依赖人工操作，存在效率低、易出错、人力成本高的问题。为进一步提升流程自动化水平，减少人工干预，亟需构建集人脸识别、自动收发卡、智能充电于一体的综合解决方案，以适应智慧港口高效运营的核心需求。

二、方案目标

实现定位卡全流程自动化管理，通过人脸识别触发自动发卡、收卡，减少人工操作，提升收发效率，单卡收发时间控制在 10 秒内。

强化定位卡生命周期管理，实时追踪卡的收发状态、充电进度、使用记录，确保卡的高效流转与安全管控。

优化人机交互体验，通过直观的操作指引与状态反馈，降低人员操作难度，适应港口人员流动性大的特点。

保障设备在港口恶劣环境下的稳定运行，自动收发机构、充电模块、人脸识别设备的无故障运行时间（MTBF）不低于 1000 小时。

为港口管理提供全维度数据支撑，通过分析收发频率、充电时长等数据，优化人员调度与设备配置。

三、系统架构

（一）硬件系统

主体柜体：采用316不锈钢材质，具备 IP65 防护等级，抵御盐雾、高温、潮湿等港口环境侵蚀。内部划分为发卡区、收卡充电区、备用卡仓，通过分区设计实现流程分离。

自动收发卡模块

机械传动单元：采用伺服电机驱动滚珠丝杠结构，实现定位卡的精准推送（发卡）与回收（收卡），推送精度 ±0.5mm。

卡仓管理单元：备用卡仓容量不低于 50 张，通过红外传感器实时监测卡存量，低于阈值时自动报警。

位置检测单元：集成激光位移传感器，确认卡是否完全弹出（发卡）或收纳（收卡），避免卡体卡滞。

人脸识别设备：搭载 800 万像素宽动态摄像头，配合红外补光灯，在逆光、强光环境下识别准确率≥99.5%，识别响应时间≤0.3 秒。

充电模块：支持多型号定位卡自适应充电，充电电流 0.5-2A 可调，充满自动断电，充电效率较传统提升 40%。

控制单元：采用工业级 PLC 控制器，协调人脸识别、收发卡、充电的联动逻辑，具备防过载、防短路保护。

（二）软件系统

核心控制模块：构建 “人脸识别 - 权限验证 - 收发卡触发 - 充电启动” 的联动流程，通过时序控制确保各环节无缝衔接。

人脸识别算法：基于深度学习模型，支持 1:10000 人脸库比对，具备活体检测功能，抵御照片、视频欺骗。

设备管理系统：实时监控设备状态（卡存量、充电进度、机械部件运行参数），通过可视化界面展示设备健康度评分。

数据交互模块：采用 MQTT 协议与港口管理平台对接，实时上传收发记录、充电数据、设备故障信息，支持双向数据同步。

应急处理模块：预设卡滞、通讯中断、电源故障等 12 类异常场景的处理逻辑，自动触发声光报警并推送维修工单。

四、核心流程

（一）自动发卡流程

工作人员面向人脸识别设备，系统采集人脸信息并与数据库比对。

验证通过后，控制单元指令发卡仓弹出一张定位卡，激光传感器确认卡体完全弹出。

显示屏同步提示 “请取卡”，同时系统记录发卡时间、领用人信息至数据库。

若 10 秒内未取卡，卡体自动回收至备用仓，系统标记为 “未领取” 并通知管理人员。

（二）自动收卡充电流程

工作人员将定位卡插入收卡口，位置传感器检测到卡体后，机械单元自动将卡收纳至充电位。

系统识别卡 ID，关联领用人信息，启动自适应充电模式，显示屏实时显示充电进度。

充电完成后，系统将卡转移至备用卡仓，更新卡状态为 “待命”。

收卡过程中若检测到卡体损坏（如芯片异常），系统标记为 “故障卡” 并触发报警。

五、实施要点

（一）设备部署

依据港口作业区分布，在码头入口、中控室旁等人员必经节点部署设备，单台设备覆盖半径≤50 米。

安装时采用防震底座，避免港口机械振动影响机械传动精度。

（二）测试验证

机械可靠性测试：模拟 10 万次收发卡循环，检测卡体损耗率与机械部件磨损情况。

环境适应性测试：在盐雾试验箱中进行 48 小时盐雾测试，验证柜体防腐性能。

联动流程测试：模拟 1000 人次连续发卡、收卡操作，确保各模块协同无故障。

（三）人员培训

编制图文操作手册，明确 “人脸识别 - 取卡 - 还卡” 的标准流程。

对港口工作人员开展 1 小时实操培训，重点讲解异常情况处理（如卡滞时的紧急取卡步骤）。

六、保障体系

（一）技术保障

建立设备健康度预测模型，通过振动、温度等传感器数据预判机械故障，提前安排维护。

人脸识别算法每月迭代一次，优化复杂环境下的识别性能。

（二）运维保障

配置 2 名专职运维人员，携带便携式故障诊断仪，确保故障响应时间≤2 小时。

备用卡仓储备 5% 的冗余卡量，应对突发卡体损耗。

（三）数据安全

人脸数据采用国密 SM4 算法加密存储，传输过程通过 VPN 隧道加密，符合《个人信息保护法》要求。

建立数据访问审计日志，记录所有数据查询、修改操作，留存时间≥1 年。

七、方案价值

效率提升：自动收发卡将单人次操作时间从 30 秒缩短至 10 秒，日均可减少人工干预 300 余次。

成本优化：通过自动化管理，降低 30% 的人工巡检成本，减少 20% 的定位卡损耗率。

管理升级：全流程数据追溯实现 “人 - 卡 - 作业” 的精准关联，为港口数字化管理提供核心数据底座。

安全增强：活体检测与人脸绑定机制，杜绝定位卡冒用风险，提升港口作业安全等级。