张茂盛¹ 马全宇¹ 赵继锋¹ 孔晓冬¹ 李 超¹ 潘 丽²   彭 鲲³ 张九凯⁴

摘 要 查检业务在海关监管中起着举足轻重的作用，属地型海关辖区范围大、外勤作业点多且分散。传统现场查验模式存在远途时间长、成本高、查检效率低等问题。本研究基于增强现实技术、5G技术和人工智能技术，集成化构建了一种远程指导可视化查检新模式。搭建了远程指导查检新平台，海关工作人员无需到企业现场，即可实现对监管货物的远程指导查检，并对查检过程进行全过程记录。新冠肺炎疫情防控期间，该模式得到试点应用，可有效提高查验效率，做到“零接触”查检，为提升海关监管的智能化、便捷化、高效化提供了参考。

关键词 海关远程指导；可视化查检；增强现实技术；5G网络；人工智能

 New Mode of Visualized Inspection under Customs Remote Guidance  Based on "AR+5G+AI" and Its Application 

ZHANG Mao-Sheng¹  MA Quan-Yu¹  ZHAO Ji-Feng¹  KONG Xiao-Dong¹ 

LI Chao¹  PAN Li²  PENG Kun³  ZHANG Jiu-Kai⁴

Abstract Inspection plays an important role in customs supervision. Customs houses usually have large areas of jurisdiction with scattered checkpoints. The traditional on-site inspection mode has such problems as long time due to long travel, high cost and low efficiency. Based on augmented reality technology, 5G technology and artificial intelligence technology, a new mode of visualized inspection under remote guidance was developed. With a new platform of remote guidance and inspection, Customs officers can realize remote inspection of supervised goods without visiting the enterprise's premise, and record the whole process of inspection. During the period of COVID-19 prevention and control, the mode has been applied in pilot projects, which can effectively improve the inspection efficiency, realize no-touch inspection in real sense, and provide a reference for improving the intelligence, facilitation and efficiency of customs supervision.

Keywords customs remote guidance; visual inspection; augmented reality; 5G network; artificial intelligence

海关是国家进出境监督管理机关，肩负着为国把关的重任，同时海关也是遏制毒品、打击走私的重要力量，从源头禁毒方面发挥着不可替代的作用。随着“一带一路”倡议的实施，我国对外贸易迅猛发展，海关的业务量也大幅增加，但是属地型海关辖区企业分布散、距离远，进而导致赴企业现场查验途中时间长、成本高、查检效率较低。特别是当面临新冠肺炎疫情，传统现场查验不便于疫情的防控，亟须探寻一种适用于海关远程指导式的查检新模式，以此作为海关查检的补充。为此，如何引入新一代信息技术实现海关远程辅助查检^[1-2]、提升海关远程查检的工作质量和效率是我国海关当前面临的一项迫在眉睫的任务。

远程技术可以帮助组织和部门消除时间和空间上的障碍，降低工作成本，提升工作效率。远程查检技术在机动车检验^[3]、船员适任证书查验^[4]等行政执法领域已逐渐应用。近年来，该技术已在海关监管^[5-6]方面进行了初步的应用。随着科技的不断发展，将增强现实技术（Augmented Reality, 简称AR^[7]、5G技术和人工智能技术（Artificial Intelligence, 简称AI）^[8]等新技术引入查验系统，为远程查检新模式提供了坚实的技术保障。最近几年，国家大力发展5G战略，5G技术不仅可以有效改善无线频谱的利用效率，而且加快了无线数据传输速率并支持更多终端的接入，同时可以实现网络优化、资源最优分配^[9]。同样，在2019世界移动通信大会上，AR技术被预测为5G时代最具发展前景的十大应用之一，它具有虚实融合、实时交互性和三维跟踪三大特点。有研究提出将AR眼镜应用于海关卫生检疫查验中，以实现报警拦截、移动巡查、执法记录以及突发事件交互联动。

针对传统远途现场查检模式存在的主要问题，本研究构建了基于“AR+5G+AI”的海关远程查检系统，创建了一种远程指导可视化查检新模式，以期提高海关查检工作效率，实现疫情防控期间海关查检“零接触”^[11]，节省企业为配合海关查验工作付出的成本，更好地为企业提供便利化服务。

1  海关远程指导可视化查检系统的构建

1.1 系统构成

海关远程指导可视化查检系统由“两个系统”“三个平台”和“一个通信网络”构成，如图1所示。“两个系统”，即海关数据管理系统、AR远程指导系统。“三个平台”，即AI计算平台、大数据分析平台、音视频服务平台。“一个通信网络”，即5G基础通信网络。

图1  远程指导可视化查检系统构成示意图

 Fig.1  Composition diagram of the system for visualized inspection under remote guidance

海关数据管理系统即当前海关查检业务系统。AR远程指导系统则是远程可视化查检系统的创新核心，是以AR智能眼镜作为前端采集设备，通过5G网络实时推送现场情况，实现“远程可视、无接触式”查检^[12]。其主要功能包括双向音视频呼叫、远程标记指导、3D增强现实显示、多人会话、自定义邀请呼叫会话以及智能识别功能。当遇到复杂问题时，通过AR远程指导系统可实时与后台专家（即海关数据管理系统）进行交互，快速定位、解决问题，还可实现即时双向多点音视频联通，进而解放监管人力，提高监管效能。

“三个平台”之一的AI计算平台是整个系统的业务分析核心，利用AI算法可实现包括物体识别、体积计算以及物体智能识别、光学字符识别（Optical Character Recognition, 简称OCR），从而完成海量数据机器智能核验^[13]；大数据分析平台则是利用知识图谱技术以及数据挖掘计算，实现海关查检数据的综合分析和深度剖析；音视频服务平台则作为信息传输的媒介来完成部署。

海关远程指导可视化查验系统便是通过5G网络，以三个平台为技术支撑层，进而实现AR远程查检系统和海关数据管理系统的应用运行，是“AR+5G+AI”的集成化创新系统。

1.2 系统运行模式

基于“AR+5G+AI”的海关远程指导可视化查验系统主要分为AR智能采集设备（即AR眼镜）和后台的移动边缘计算（Mobile Edge Computing，简称MEC）智能中心两大部分，通过5G网络连接在一起成为一个整体，如图2所示。

系统运行时，AR眼镜中的处理器芯片将其采集的信息，通过通道发送给边缘计算控制台MEC，进行一些轻量级数据的处理，然后通过通道传送给后台智能中心处理一些重量级的数据以及备份数据。智能中心则会根据传送过来的处理数据做出相应的决策，并将指导结果传送给AR眼镜，帮助海关工作人员做完成指导作业。

系统运行模式支持公有云部署、私有服务集群部署以及单机部署。整个智能中心可以分为四个层面：前端、应用集群、平台层和后端。前端主要包括数据接口、负载均衡和分配单元。应用集群主要包括通用模块、物体识别模块、室内导航、工业辅助和标签识别，其功能组成支持滤波框架和优化框架，可根据实际场景选择。其传感器主要包括AR眼镜，支持海关场景学习和深度感知，可以更好的完成海关环境的深度估计，结合SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）算法^[14]，实现环境分析；平台层包括机器视觉平台、音视频处理、深度学习和大数据分析等模块，同时包括3D交互、渲染引擎和环境理解，其通过MEC可以完成复杂的计算；后端主要包括指挥平台、管理平台和自动化数据接口，分别支持海关工作人员远程指导，数据访问权限管理和数据交互接口。

智能中心数据库存储分为辅助数据库、应用数据库和系统数据库、音视频数据库和远程连接设备，满足远程指导可视化查检系统全流程的查检数据存储需求。

1.3 AR智能眼镜的云端信息交互

AR智能采集设备（即AR智能眼镜）是结合远程指导可视化查检系统特点自主设计并研发的可穿戴式AR设备（也称云眼），如图3所示。该AR智能眼镜较之传统的AR眼镜进行了七项功能的提升和完善，以更好满足海关业务需要。AR智能眼镜的外型支持AR增强光波导显示，支持夜视环境工作，具备一体化麦克风、防爆防化、自动聚焦以及支持高清摄像视频数据传输。

图2  远程指导可视化查检系统运行模式图

Fig.2  Operation mode diagram of visualized inspection under remote guidance system

AR智能眼镜（云眼）主要包含处理器芯片、平视显示器、虚拟视网膜屏幕、投影映射、传感器和输入设备^[15]。AR智能眼镜负责视频信息采集和后期处理结果的实时远程指导，它可以在求助方需要的时候提供远程协助，解放现场人员双手。AR智能眼镜将AR云端的勘验知识信息瞬间转化为可视的图文、视频等多元信息，从而模拟了监管人员在现场进行分步指导。无论其是否在现场，都可以完成复杂场景的查检和现场保护。AR云端可将海关数据库中的信息，通过AR智能眼镜共享给分布在各处的海关人员，同时还可以进行数据的采集、优化和分析等处理。

图3  可穿戴式AR智能眼镜（云眼）

 Fig.3  Wearable AR device (Cloud eye)

2  查验新模式流程的构建

基于“AR+5G+AI”技术的远程指导可视化查检系统，依托前端AR智能眼镜与后端MEC智能中心的无缝链接，形成了“智能到货提醒&—线上查检预约&—制定查检计划&—实时查检通知&—远程查检指导&—查检结果记录&—全过程执法记录回溯”的远程指导可视化查检新模式，其模式流程示意图如图4所示。查检新模式定位为传统查验方式的延伸和补充，而并非替代。同时，我们对查检新模式适用范围作了严格、科学、合理的限制，同时制定了远程查验规程以规范查验人员操作。

依据远程指导可视化查验新模式流程，经进出境货物收发货人或者其代理人申请，海关查检部门安排查检计划。通过自动派单系统随机指派查检人员，查检人员根据报关单信息判断是否满足远程查检条件。符合远程查检应用范围时，查检人员进行远程查检登记；查检人员通过远程查检系统与企业现场人员沟通做好查验准备，保证传输质量；作业内容确认后，查验人员根据查管系统指令开展查检作业；远程查检结束后，将录像资料进行保存，查检结果写入新查管系统。当不满足远程查检条件或查检人员认为不适合采用远程查验的，应当采用现场方式进行查验。

 图4  远程指导可视化查检新模式流程图

Fig.4  Flow chart of new mode for visualized inspection under remote guidance

3  新模式在属地海关查验工作中的应用

在2020年新冠肺炎疫情防控期间，基于“AR+5G+AI”的远程指导可视化查验新模式在大连海关所属金普海关进行了试点应用。作为传统海关查检模式的一种补充，充分释放了执法资源，实现货物随到随查，做到了零延时、零等待、零接触查检。具体的应用效果如下：

(1)海关查检效率更高。新模式应用前，海关人员需要到企业现场进行现场查检，由于路途较远，每天查检的企业数量比较有限。新模式应用后，查检效率极大提高，海关可提前获知货物到达情况，并制定查检计划。海关人员无需到场，通过远程监控便可身临其境，对合格货物实现“随到随查随放随用”，并对查检过程进行全程记录和视频留存，查检效率提升为原来的5倍以上。以2019年金普海关外勤执法查检数量统计加以对比分析，便利化查检新模式的实施可为企业节省人力、交通和行政成本近千万元。

(2)企业成本更低。新模式应用前，企业需要往返于海关和查检现场，耗费了大量的人力和物力。新模式应用后，企业人员只需要佩戴海关提供的AR智能眼镜，即可配合海关完成现场查检。海关查检前将查检计划告知企业，双方确定查检时间后，企业无需跑海关现场，只需要在企业等待海关呼叫即可。这一便利化查检模式极大地降低了企业成本，特别是在新冠疫情防控期间，有效地为企业复工复产提速、降费。

(3)监管模式更智能。自主研发的专利产品AR智能眼镜“云眼”较之传统的AR眼镜功能更丰富、性能更稳定，使监管更准确、更直观、更智能。“云眼查”是海关查检模式的创新，是海关实现智慧监管的重要标志之一。该模式大大减少了人员的线下沟通，有效实现线上管理和电子数据的交互，实现了科技和业务的完美结合。专属的信息化平台，使监管更便捷，同时实现执法信息可追溯、执法过程全记录。

4  结束语

在海关全面深化业务改革的背景下，本研究构建的基于“AR+5G+AI”技术的远程指导可视化查验新模式是对改革原有监管作业方式的一次探索。该模式在空间上实现了对查检业务的远程监管，同时在信息流上实现了对业务全流程记录。最大程度地减少了海关查验人员进入企业的次数，节省企业为配合海关查验工作付出的成本。在新冠疫情防控期间，基于“AR+5G+AI”的海关远程查检系统在大连海关隶属金普海关成功应用，在履行海关职能保证监管效果的同时，实现了应对疫情和支持企业复工复产的双胜利，也为提升海关监管手段多元化提供了有效依据和参考。

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基金项目：科技部“十三五”国家重点研发计划项目（2016YFD0401103）

第一作者：张茂盛（1970&—），山东济宁人，硕士，金普海关关长，主要从事进出口商品检验研究，E-mail：ms21th@sina.com

1.金普海关  大连  116024  2.大连海关科技处  大连  116001

3.大连海关风险防控分局  大连  116001  4.中国检验检疫科学研究院  北京  100000

1. Jinpu Customs, Dalian 116024  2. Dalian Customs Science and Technology Department, Dalian 116001

3. Custonms Targeting Bureau Dalian Customs District,Dalian 116001  4. China Institute of Inspection and Quarantine, Beijing  100000

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 （文章类别：CPST-C）