董昕伟 王伟 戴骏 何里 江果

摘 要 为提高海关监管效能，降低病原体、高温、粉尘、噪音等执法环境风险，保护监管现场人员身体健康，海关执法现场需要一款可搭载监管装备、防护用具，并能模仿人体查验动作的远程遥控监管无人车。重庆海关通过分析海关监管现场作业需求，结合现有载人监管车应用情况，将不限距离遥控驾驶、跟随避障、实时全局监控、机械臂抵近监控、机械臂搭载监管装备、音视频通话、数据存储和光伏充电等功能集成在海关监管无人车中，研究其在海关监管工作中的应用，以及融合拓展海关监管时空的可行性。研究表明，海关监管无人车的研发和应用不仅能降低人员作业风险，还能为提升国门安全保障能力和国际贸易便利化水平提供有力支撑。

关键词 海关监管；无人车；移动监控指挥；机械臂；光伏充电

Research on the Development and Application of Customs Supervision Unmanned Vehicles

DONG Xin-Wei ¹ WANG Wei ¹ DAI Jun ¹ HE Li ¹ JIANG Guo ¹

Abstract In order to improve the efficiency of customs supervision, reduce law enforcement environmental risks such as radiation, harmful chemical gases, pathogens, high temperatures, dust, and noise, and protect the health of customs supervision personnel, a safe and reliable remote control unmanned vehicle is needed at the customs law enforcement site. It can be equipped with supervision equipment, protective gear, imitate the movements of the human body when viewing, replace regulatory personnel, move remotely to any position on the supervision site, and perform real-time viewing at the optimal distance and angle. Chongqing Customs has integrated functions such as unlimited distance remote control driving, obstacle avoidance, real-time global monitoring, robotic arm proximity monitoring, robotic arm carrying supervision equipment, audio and video communication, data storage, and photovoltaic charging into customs supervision unmanned vehicles by analyzing the on-site operation requirements of customs supervision and combining them with the existing application of manned supervision vehicles. The study aims to investigate their application in daily customs supervision, dangerous and harsh environments, as well as the feasibility of integrating and expanding customs supervision time and space. The research and application of customs supervised unmanned vehicles can not only reduce personnel operational risks, but also integrate and expand the time and space of customs supervision, providing strong support for enhancing national security and international trade facilitation capabilities.

Keywords customs supervision; unmanned vehicle; mobile monitoring command; mechanical arm; photovoltaic charging

载人监管电瓶车是监管现场常见的海关执法辅助工具，能够降低海关关员户外工作强度，增加监管装备携带量，提升监管现场执法效率。重庆海关在使用载人监管电瓶车的过程中发现其具有机动优势、稳定优势、续航优势和集成优势，采取了统一更换电瓶、清理车辆使用环境以及加装移动监控指挥装备等措施优化监管电瓶车的应用^[1]，并取得一定成效。为进一步拓展海关监管覆盖面、提高海关监管效能、降低国际贸易物流成本以及降低执法环境风险，重庆海关开展了海关监管无人车的研发工作。

1 海关监管现场面临的挑战

随着国际贸易的发展，贸易类型、货物种类和物流方式越来越多样，如何在确保国门安全的前提下不断提升贸易便利化水平，海关监管现场面临以下挑战：（1）作业场所多。随着多式联运、指定监管场地以及海关特殊监管区的发展，分布在口岸周边码头、铁路车站、公路场站以及冷链仓库的海关监管作业场所逐渐增加。（2）作业装备多。口岸监管装备种类繁多、专业性强，如核辐射探测仪、辐射个人剂量仪器、核素识别仪等。（3）作业场景多。主要包括现场查验、抽采样、检疫处理监督、辐射探测及处置、大型X光集装箱检查设备运行监督、口岸有害生物监测及防治监督等，对于特殊货物还需要在监管区外查验。（4）作业风险多。现场运行大型龙门吊、正面吊车、载重货车等大型机械装备存在掉物、碰撞风险，在露天作业时监管人员面临高温、暴晒、雨雪、大风、粉尘、雾霾等情况，进出口集装箱货物也可能存在辐射超标、病媒生物、有毒有害化学品等潜在风险因素。

2 海关监管无人车功能需求分析

为更好应对上述挑战，本研究对海关监管无人车功能需求进行了分析，主要包括5个方面。

2.1 不限距离遥控功能

具有依托4G/5G无线通信不限距离远程视频遥控功能，可通过手柄、手机APP、摄像头实时画面进行遥控驾驶，具备转弯、前进、后退和刹车功能，对移动路线中的障碍物能够自动避让，避免发生碰撞及损坏。对监管场地中的龙门吊轨道、火车轨道、升降机等沟缝有通过能力，能按照关员的指示在监管现场自由移动到最佳监管位置。由于4G/5G摄像头及遥控信号有传输延时，为避免发生碰撞事故，在无人车行驶时，车顶应设置警示灯闪烁，提醒车辆及人员避让。

2.2 实时全局监控功能

设置移动监控球机，用于远程实时360°观察无人车周边环境，以便监控掏箱、检疫处理等全局场景。监控信号可接入海关监控指挥中心，可远程调节摄像头画面；设置补光灯具，能够在夜晚或集装箱内部暗处提供照明补光。移动监控球机能实时显示并记录无人车地理位置、时间等基础信息^[2]。

2.3 遥控机械臂抵近监控功能

在可遥控机械臂上搭载移动监控摄像头及补光灯具，按照关员指示调整监控视线角度及亮度，模拟关员的俯身、低头、侧脸、转动等动作，用于对集装箱锁号、封识号、货物细节等近距离或微距实时查看，机械臂能举升至3.2 m，便于查看集装箱顶部情况；模仿人体携带探测仪检测时的动作，机械臂上可根据需要加装探测仪器放置平台、气体探测仪等仪器，监控摄像头可实时监控和读取探测仪显示屏数据，用于对监管物品进行抵近辐射测量。

2.4 实时音视频对话功能

在无人车上设置显示器和喇叭，在遥控端设置摄像头和麦克风，在现场实时展示远程监管者的面部视频和语音，实现现场人员与远程监管者的实时音视频对话，记录并保存远程监管者的监管过程。具有调节音量功能，实现远程高音喊话，能在嘈杂场所对车辆、人员等开展现场调度指挥。音视频数据可自动存储，实现3个月存储调阅。另外还能给移动单兵提供无线通信热点。

2.5 光伏充电功能

监管无人车自身通过大功率光伏板和大容量电池实现无限续航；无人车设置监管装备存放格，用于存放查验工具箱、防护装备、辐射探测仪、化学采样箱生物因子快速检测箱等；具备直接给摄像头、监管装备持续供电功能。

3 海关监管无人车的技术实现路径及制作工艺

无人车主要由4G/5G远程遥控车、机械臂、太阳能充电系统和远程音视频交互系统组成，下面主要从功能角度对无人车的技术实现路径及制作工艺进行介绍。

3.1 结构设计

3.1.1 主体结构设计

无人车的主体采用铝型材配合专用的铝型材连接件搭建而成，结构密闭，防水防尘，配备设备存储仓及车载空调，保证所存储的监管设备安全可靠。无人车车顶设置有高清摄像头，可以为远程遥控者提供实时视频。在无人车的前挡风板处安装有高清屏幕，实时展示远程监管者的面部视频和语音，实现现场人员与远程监管者的实时音视频对话。

3.1.2 底盘结构

无人车底盘由上下两层组成，采用高强度铝型材搭建，有足够的强度；下层底盘进一步加强底盘的强度。此外，无人车的电池、控制器均安装于下层底盘，从而降低无人车系统的重心，电池仓与设备存储仓共用车载空调。底盘4个车轮独立驱动，采用差速转向系统，确保无人车在狭小的空间也能灵活转向。

3.1.3 减震结构

为确保无人车在颠簸路面行驶时车身稳定，减少路面不平带来的车身震动，在无人车每个车轮上都安装有减震机构，确保无人车车身稳定，减小振动冲击给无人车带来的影响。

3.1.4 机械臂

为了实现对集装箱锁号、封识号、货物细节等近距离或微距实时查看，以及对狭小空间的查看，在无人车的车尾设置有机械臂。通过在机械臂的末端配置包括微距摄像头在内的监控仪器，实现对监管对象的360°远程查看。为了全局监控有更好视角，同时能够查看不同高度集装箱顶部情况，在一根机械升降杆上设置高清摄像头。

3.1.5 太阳能光伏充电

为实现长续航功能，在无人车的车顶设置有400 W轻柔光伏组件。按地理位置光伏发电最佳倾角安装，便于雨水冲刷灰尘，从而提高发电效率，平均每天发电1～2度，能够满足无人车用电需要。为太阳能板配套最大功率追踪（Maximum Power Point Tracking ，MPPT）充电控制器，提高对动力电池的充电效率^[3-5]，防止过度充电等情况发生。为大容量动力电池配备DC-DC直流转换器^[5]，为设备存储仓内的设备充电。

3.2 远程控制设计

随着通信技术的飞速发展，4G/5G网络以其高速率、低延迟和大容量的特点，为远程控制领域带来了新的机遇。本研究设计并实现了一种基于4G/5G网络的远程控制无人车系统，该系统通过整合先进的通信技术、视频传输技术和远程控制技术，实现了对无人车及其机械臂的可靠远程可视化操控^[6-8]。

3.2.1 系统架构设计

本系统主要由遥控端、无人车端以及云端服务器三部分组成，各部分通过4G/5G网络进行高效的数据交互。

3.2.2 通讯协议与技术实现

系统采用485协议进行遥控器与网络模块之间的本地通信，该协议具有传输距离远、抗干扰能力强等优点，能够满足遥控数据传输的可靠性要求。在远程数据传输方面，利用4G/5G网络的高速特性，确保遥控指令的实时响应和视频数据的流畅传输。

3.2.3 系统优势

远程控制无人车系统优势显著，可借助4G/5G网络的高速与低延迟特性，实现了对无人车的远程精确操控，同时结合网络摄像头实时传回的视频数据，达成可视化遥控，极大提升了操作的准确性与安全性。系统架构灵活且扩展性强，可根据不同需求轻松添加传感器与控制功能。

4 海关监管无人车的应用场景

4.1 执行简单重复性辅助任务

应用远程遥控驾驶功能，按照规划路线完成对监管场所场地的视频巡查任务^[6]，开启自动跟随避障功能，协助海关关员完成查看、录证、取样、连线会商、携带工具等日常监管的辅助任务；利用随车搭载的辐射探测、气体探测以及红外探测装备，完成对监管场地和集装箱货物的日常性探测任务。

4.2 执行在危险或恶劣环境中的监管任务

首先，当发生辐射探测仪或有害气体探测仪报警时，通过全局摄像头和遥控器远程遥控机械臂将检测仪器抵近到嫌疑目标物体上，再读取机械臂摄像头显示的相关数据，实现危险环境中的远程无人检测。其次，在机械臂上牢固安装遥控抓取设备，可实现远程遥控抓取危险物品并处置到铅箱或防爆罐中 ^[9-10]。另外，在高温、暴晒、风雨、粉尘、噪音的恶劣环境中执行取样、制样、检疫处理等环节的监督任务时，能够保证监管人员健康不受侵害。最后，在执行消毒、灭虫任务时，可将消毒液或杀虫剂存储罐放置于无人车中，将消毒喷枪牢固安装在机械臂上，实现对监管作业场所任意空间的远程高效消毒杀虫作业，避免人体接触有毒气溶胶。

4.3 探索融合拓展海关监管时空

例如，将海关监管无人车应用在出口企业生产地。按照自愿自主的原则，出口生产企业配备与海关共享信息和控制权的无人车，对企业仓库装车现场进行备货、品质检验、数重量检验、抽查、装箱、上集装箱锁的全过程进行监督，确保申报前检验货物与运抵口岸的出口货物为同一批货物，为减少口岸开箱查验，提高出口通关效率提供技术条件和硬件支撑。又如，应用在进口货物境外备货地。按照自愿自主的原则，进口相关企业配备与海关共享信息和控制权的无人车，将无人车运至境外备货地使用。对备货地现场进行备货、商品自验、检疫自验、装箱、上集装箱锁的全过程进行监督，提前排除辐射超标、固体废物、动植物疫情、铁路集装箱配载不平衡等风险，为提高进口准入许可和中国口岸降低开箱查验比例提供技术条件，为提高进口货物通关效率提供硬件支撑。再如，应用在第三方检测环节。对第三方实验室检测相关的取样、混样、制样、检测等关键环节进行监督和录证，不断提升实验室检测质量，确保国际贸易货物实验室检测的客观性、公正性和科学性，避免国际贸易货物的多次检测、结果偏差以及相关贸易损失。

5 结语与展望

海关监管无人车模拟人体查看物体时的动作，实现不限距离的遥控和不限时间的续航。应用海关监管无人车不仅能减轻监管人员工作强度，保护人身安全和健康，还能拓展现场人员处置能力，规范作业行为，优化人力资源配置。虽然海关监管无人车是根据海关监管作业场地相关需求而研发，但其应用范围不局限于海关监管作业场地。当海关监管服务通过无人车融入到广大进出口企业日常运行时，可以实现严密顺势监管，为提升国际贸易便利化水平和保障国门安全提供技术支撑。

参考文献

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基金项目：海关总署科研项目（T2024HKZQHG0026）

第一作者：董昕伟（1973—），男，汉族，重庆璧山人，本科，主要从事海关口岸监管工作，E-mail: 16765979@qq.com

1. 重庆海关 重庆 400000

1. Chongqing Customs, Chongqing 400000