Ottimizzare il commercio marittimo con la computer vision nei porti

Poiché oltre il 90% delle merci viene trasportato via mare, i porti sono snodi essenziali per il commercio globale. Essi fungono da connettori vitali tra terra e mare. I porti spesso gestiscono carichi preziosi come materie prime, manufatti 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 dei porti più veloce, sicura e affidabile. Le recenti innovazioni nei porti riguardano spesso l'intelligenza artificiale (AI).

In particolare, la computer vision (CV), un sottoinsieme dell'IA, sta facendo passi da gigante nelle operazioni portuali. L'intelligenza artificiale della visione permette ai sistemi informatici di vedere e comprendere le informazioni visive in tempo reale. Analizzando immagini e video, modelli di computer vision come Ultralytics YOLO11 possono identificare modelli, rilevare oggetti e tracciare movimenti in tempo reale. Le informazioni ricavate dall'analisi delle immagini consentono di effettuare operazioni più efficienti e accurate, con un grande potenziale nella gestione dei porti.

Ad esempio, il Porto di Rotterdam, il più grande porto marittimo d'Europa, utilizza sistemi di computer vision per ottimizzare i programmi di manutenzione. I loro sistemi basati sull'intelligenza artificiale utilizzano il monitoraggio video in diretta per tenere d'occhio le navi e le attrezzature portuali, aiutando gli operatori portuali a prevedere quando è necessaria la manutenzione. Un monitoraggio regolare mantiene le attrezzature in funzione più a lungo e rende le operazioni portuali più fluide e veloci.

In questo articolo esploreremo diversi esempi di porte intelligenti che sfruttano la tecnologia della computer vision. Discuteremo anche i vantaggi e gli svantaggi dell'utilizzo di questa innovazione nei porti, valutandone le prospettive future. Iniziamo!

L'importanza delle porte intelligenti

I porti ricevono ogni giorno enormi quantità di merci e devono affrontare sfide come mantenere efficienti le operazioni, garantire la sicurezza dei lavoratori, ridurre gli ingorghi e affrontare il maltempo. Anche un ritardo di un'ora può essere costoso per le compagnie di navigazione. 

Ad esempio, ci sono costi legati al tempo impiegato per scaricare il carico (controstallie), al trattenere i container troppo a lungo dopo lo scarico (detenzione), allo stoccaggio delle merci in porto per un periodo di tempo supplementare (spese di magazzinaggio) e all'arrivo tardivo delle navi (spese di arrivo tardivo). Per evitare queste costose sanzioni, le compagnie di navigazione devono pianificare attentamente i loro programmi, i tempi di viaggio e le attività portuali.

Per gestire le operazioni portuali affrontando queste sfide, le compagnie di navigazione e le autorità portuali si rivolgono sempre più spesso a soluzioni automatizzate avanzate basate sull'intelligenza artificiale. Per quanto riguarda la computer vision, i modelli di visione possono essere addestrati su vasti dataset di immagini e video delle operazioni portuali. 

I modelli addestrati possono essere utilizzati per compiti come l'individuazione e il tracciamento dei container di carico mentre vengono caricati e scaricati. La visione computerizzata può anche contribuire a rafforzare la sicurezza dei porti, tracciando i dipendenti che spostano container pesanti.

Applicazioni della visione artificiale nei porti

Ora che abbiamo capito perché le tecnologie di intelligenza artificiale e di computer vision sono importanti e preziose nei porti, diamo un'occhiata più da vicino ad alcuni esempi di porti intelligenti che mostrano come la computer vision può essere utilizzata.

Usare la computer vision per mantenere la sicurezza dei porti

I modelli di visione computerizzata, come Ultralytics YOLO11 e Ultralytics YOLOv8, possono tracciare i lavoratori e garantire il rispetto dei protocolli di sicurezza. Come funzionano? Sia YOLO11 che YOLOv8 supportano diverse attività di computer vision, come il rilevamento degli oggetti, che identifica e classifica gli oggetti in un'immagine o in un video, e il tracciamento degli oggetti, che ne monitora il movimento nel tempo. 

Questi compiti possono essere utilizzati in vari casi di sicurezza dei lavoratori. Un buon esempio è l'utilizzo del rilevamento di oggetti per individuare i dispositivi di protezione individuale (DPI) dei dipendenti portuali, come caschi e giubbotti. 

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Allo stesso modo, i sistemi portuali intelligenti integrati con funzionalità di computer vision come il tracciamento degli oggetti possono essere utilizzati per monitorare la posizione dei lavoratori e seguire i loro movimenti in tempo reale per individuare i pericoli e prevenire gli incidenti. 

Analizzando i filmati in diretta, i modelli di visione possono identificare potenziali pericoli, come la caduta di oggetti o l'ingresso di lavoratori 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.

Navigazione e monitoraggio delle navi con l'intelligenza artificiale nei porti

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 del Sistema di Identificazione Automatica (AIS) (segnali della nave contenenti la sua identità, la sua posizione, la sua velocità e così via) e altri sensori avanzati possono essere utilizzati per ottenere informazioni sulla posizione della nave. Sulla base di queste informazioni, il sistema di intelligenza artificiale è in grado di tracciare una rotta ideale per la nave con una minore congestione e un minore consumo di carburante. Queste informazioni consentono inoltre all'equipaggio di preparare il porto per operazioni come il carico e lo scarico senza tempi di attesa.

Le tecniche di computer vision come il rilevamento di oggetti possono essere utilizzate dalle autorità portuali per individuare e seguire gli 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 computer vision per rilevare navi, barche, 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.

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La movimentazione dei carichi è resa più facile dalla digitalizzazione dei porti

La movimentazione delle merci 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 avviene durante le manovre di carico e scarico. Questi incidenti possono essere evitati riducendo la necessità per i lavoratori di stare vicino ai container o alle attrezzature portuali pesanti per svolgere compiti come la lettura delle etichette o l'ispezione di eventuali danni. 

I sistemi di visione possono aiutare a raggiungere questo obiettivo riconoscendo le etichette sui container, scansionando le dimensioni, il tipo, il peso, i sigilli e le destinazioni o rilevando eventuali danni strutturali. Un interessante caso di studio è rappresentato dal Piraeus Container Terminal (PCT) della Grecia. Questo porto utilizza telecamere integrate con Vision AI per verificare se i sigilli dei container sono intatti. Il sistema cattura le immagini della parte anteriore di ogni container durante le operazioni di carico e scarico. In seguito, viene utilizzato il rilevamento degli oggetti sulle immagini per individuare i sigilli sui container. Se un sigillo è mancante o danneggiato, scatta un allarme che avvisa le autorità portuali di indagare ulteriormente.

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Sorveglianza e controllo degli accessi nei porti intelligenti

Le attività di sicurezza e sorveglianza nei porti richiedono un'attenzione costante. La manodopera necessaria per monitorare il paesaggio e le operazioni di un intero porto è enorme. Anche il porto più piccolo del mondo, Depoe Bay in Oregon, si estende per sei acri. Il vasto spazio e i container strettamente impilati rendono praticamente impossibile il monitoraggio manuale 24 ore su 24 da parte dell'uomo. 

Grazie alla computer vision, le operazioni portuali possono essere monitorate in più punti di accesso e qualsiasi ingresso non autorizzato può essere individuato all'istante. 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 individuare 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.

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Ad esempio, il porto di Valencia in Spagna sta utilizzando un sistema di visione computerizzata che comprende droni autonomi, connettività 5G e cuffie di realtà aumentata (AR) per monitorare la sicurezza del porto. I droni autonomi vengono utilizzati per pattugliare regolarmente il porto e il feed video viene analizzato con sistemi basati sulla visione attraverso la rete 5G. I modelli di visione computerizzata cercano eventuali intrusioni o attività sospette. Quando viene rilevato qualcosa di anomalo, vengono generati degli avvisi. Utilizzando le cuffie AR, il team di sicurezza può anche dare un'occhiata all'area oggetto dell'allarme per capire la gravità dell'incidente.

Rilevare le fuoriuscite di petrolio con l'aiuto di Vision AI

Le fuoriuscite di petrolio rappresentano una minaccia ambientale significativa, soprattutto durante le operazioni portuali di carico e scarico. Gli studi indicano che circa il 29% delle fuoriuscite di petrolio di media e piccola entità (7-700 tonnellate) avviene durante queste attività. Anche se queste fuoriuscite possono non essere facilmente visibili e sembrare innocue, le loro conseguenze ambientali possono essere gravi. 

Il monitoraggio manuale di queste fuoriuscite è particolarmente impegnativo nelle grandi aree portuali. Per risolvere questo problema, le telecamere avanzate che rilevano l'acqua, dotate di software di visione computerizzata, possono rappresentare una soluzione efficace. Analizzando i filmati, questi sistemi sono in grado di rilevare le fuoriuscite di petrolio in tempo reale, consentendo risposte tempestive e interventi di pulizia.

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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. I droni telecomandati monitorano le aree acquatiche circostanti. Dotati di capacità di visione computerizzata, questi droni possono rilevare le fuoriuscite di petrolio nelle aree portuali vicine. In questo modo le autorità portuali possono identificare e affrontare tempestivamente le aree di fuoriuscita concentrate, migliorando così la qualità dell'acqua lungo le coste.

Vantaggi e limiti della visione artificiale nei porti

L'adozione della computer vision nella gestione dei porti offre molti vantaggi e consente di trovare soluzioni personalizzate a sfide uniche. Ecco una rapida panoramica di alcuni di questi vantaggi:

• Miglioramento della logistica marittima: L 'intelligenza artificiale nelle catene di approvvigionamento marittime sta portando un nuovo livello di efficienza operativa nella logistica. I sistemi basati sulla visione possono essere utilizzati per monitorare lo scambio di merci tra le rotte di navigazione, i servizi portuali, la movimentazione dei carichi, ecc. 

• Processo decisionale basato sui dati: Grazie all'analisi delle immagini e dei video, la direzione del porto può prendere decisioni ben informate.

• Previsione di rotte migliori: I sistemi Vision AI possono analizzare i dati visivi, come le riprese in diretta di porti e navi, per aiutare gli algoritmi AI a suggerire rotte ottimizzate.

• Riduzione dei costi di manodopera: Automatizzando attività come il monitoraggio delle navi, lo smistamento dei carichi e il tracciamento delle navi attraverso la computer vision, i porti possono ridurre la loro dipendenza dal lavoro umano. 

Sebbene le soluzioni CV offrano numerosi vantaggi, la loro implementazione nei porti presenta alcune sfide da considerare. Ecco alcune limitazioni da tenere a mente:

• Costi iniziali elevati: L'implementazione di applicazioni di computer vision standard del settore nei porti richiede un investimento significativo in hardware, competenze di AI e infrastrutture di calcolo.

• Vincoli ambientali: Le condizioni meteorologiche incostanti, soprattutto nelle zone costiere, come la pioggia e la nebbia, possono influire sulla qualità delle immagini e dei video e portare a scarse prestazioni del modello AI.

• Diversità nelle dimensioni dei container: I container variano per dimensioni, colore, etichetta e forma, il che li rende difficili da seguire per i sistemi di visione. I modelli di visione computerizzata potrebbero richiedere una formazione aggiuntiva per gestire questa diversità.

• Connessioni di rete incoerenti: Una connessione di rete stabile è fondamentale per i sistemi di visione computerizzata basati sul cloud, poiché le interruzioni possono causare ritardi, inefficienze e rischi per la sicurezza delle operazioni portuali.

Il futuro della computer vision nei porti

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 delle cose (IoT) nelle moderne operazioni portuali. Man mano che i porti diventano più efficienti e più intelligenti, la computer vision giocherà probabilmente un ruolo fondamentale nell'automatizzazione delle attività, nel miglioramento della sicurezza e nell'aumento dell'efficienza operativa.

Se combinata con tecnologie come l'IoT, la blockchain e i big data, si prevede che la computer vision renderà possibili soluzioni avanzate e complesse basate sull'AI, come il tracciamento dei carichi in tempo reale e la manutenzione predittiva delle attrezzature portuali. Queste innovazioni snelliranno le operazioni portuali e promuoveranno la sostenibilità ottimizzando l'uso dell'energia e riducendo le emissioni di carbonio. 

I punti chiave sui porti intelligenti

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 attività complesse come la movimentazione dei carichi e la navigazione delle navi, le applicazioni di computer vision possono offrire un'ampia gamma di applicazioni e affrontare le sfide critiche della gestione portuale. 

La tendenza all'automazione e ai processi guidati dall'intelligenza artificiale mette in luce il potenziale delle soluzioni 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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