中小型车辆辐射检查系统的设计

黑丽民，王 军，孟志强，王建荣

（公安部第一研究所 安检技术事业部，北京 100048）

0 引言

从公众安全考虑以及目前维稳需求，在城市组织重大活动或一些重点场所，迫切需要一种可移动、高分辨、迅速检测各种中小型车辆的高性能安全检查设备。

本文按照目前城市重大活动和重点场所应急安全装备需求中对于安全检查设备的要求，完成针对进入重大活动和重点场所的车辆的检查装置。采用中等能量的X射线源和高分辨率线阵探测器，搭建门架式高分辨顶照式X射线中小车辆检测系统，可以以反恐为目的对进入重点场所的中小型车辆进行高清晰度的X射线透视快速安全检查，形成的车辆透视高清晰度图像可供安检保卫人员清晰地分辨车内隐藏的危险物品和爆炸装置。

1 背景技术

射线扫描检查技术系统是海关、机场、车站等重要部门对人员和物品进行安全检查所必需的检测设备，一般地，该系统包括射线源、探测器装置和输送机。用于车辆检查时，一类车辆检查系统，其被检车辆不动，采用滑轨轨道支持或车载等方式使射线源及探测器装置沿被检车辆车长方向同步运动，期间射线源及探测器装置采用悬臂等方式连接，以保持相对位置不变。此类检查系统采用侧照式，即射线源布置于被检车辆一侧的底部，L型探测器位于另一侧及顶部，射线源发出的扫描射线穿透车体并被探测器装置接收；另外一类车辆检查系统，射线源及探测器装置固定不动，由司机驾驶或由专门的车辆输送装置拖动车辆经过检测通道，使其接受由射线源发出的扫描射线，同时探测器装置接收透过车辆的射线，以达到识别检查车内物品的目的。我们设计的中小型车辆辐射检车系统便属于此类。此类检查系统通常也采用侧照式，原因是采用顶照式需将探测器埋在被检车辆支撑面之下，系统复杂程度远高于侧照式。

对于检查目标为箱式车辆所载的箱体内物体时，侧照检测系统可以完成安检任务，车身和箱体图像自然分隔，辨识度高。而检查目标为中小型车辆时，侧照检测系统成像时各部件图像叠加难于辨识。而顶照式透射方向与车身结构相匹配，可形成的车辆透视高清晰度图像，供安保人员清晰地分辨车内隐藏的危险物品和爆炸装置。

此外还有一类车辆检查系统，采用背散射技术，射线源及探测器位于被检车辆同一侧，利用探测器接收被检物反射的射线以形成图像，其优点是不影响被检车辆行驶，可实现隐蔽侦查，但其图像分辨低、射线穿透性差，即使采用双侧布置两套检查系统，也很难反映车体内全部特征。

目前，在城市和重点场所的重大活动中，迫切需要一种可移动、快速装配、高分辨、可迅速检测各种中小型车辆的高性能安全检查设备。为此，我们设计了中小型车辆辐射检车系统，其技术参数及性能指标均能满足城市应急需求，以下分几方面介绍该系统。

2 硬件组成及其设计

中小型车辆辐射检车系统硬件组成包括检查通道、车辆输送装置、工作站等。系统采用模块化设计，便于拆卸组装，各部分均设计安装了脚轮和地脚，便于设备安装调试和移动，现场适应性强，且不破坏现场地面。图1为系统布置图。

图1 检查系统示意图Fig.1 The inspection system schemetic drawing

2.1 检查通道

图2 检查通道外形图Fig.2 The inspection passage perspective drawing

检查通道包括门架、射线源和探测器装置及其它相关设备。如图2所示。

门架用于安装射线源、探测器装置以及其它相关设备，与车辆输送装置配合并允许车辆从门架中通过，以实现对全车身的扫描。

射线源的设计为顶照式，位于门架顶部，用于产生X射线束对被检测对象进行扫描，其中所述辐射方向与所述车辆输送装置的输送方向垂直。

探测器装置位于门架底部和两侧，布置为U型，实现了相对于车辆的扁平化辐射检测，有效提高了图像质量。

系统采用了高灵敏度探测器，探测器像素间距约为2.5mm，图像分辨率达到包裹检测的级别，便于安检员识别枪支刀具、爆炸装置等违禁物品；同时采用双能探测技术探测车内物品的材料特性，有助于安检员识别易燃易爆的危险物品。

双能探测技术是指采用的探测器板每一块都包含有低能探测通道和高能探测通道。高能和低能光电二极管晶体阵列吸收不同的X射线能谱，转换成可被处理的微弱电流信号；由于物体的密度和厚度不同，对X射线的衰减程度也有所不同，所以转换成的电信号强弱也不同。因此，不同强弱的电信号经处理后形成不同灰度的图像信号，因此可以实现物品的材料分辨。

2.2 车辆输送装置

车辆输送装置采用模块化设计，便于拆卸组装、方便移动，包括出入口斜台、支撑平台、输送机等。输送装置设有防止车辆跑偏装置，纠正车辆行进方向，确保车辆及设备的安全。

出入口斜台用于车辆驶入驶出系统，由于系统采用顶照式，水平探测器位于被检车辆下方，被检车辆支撑面高于地面，需出入口斜台方便车辆驶入驶出。

支撑平台用于支撑被检车辆，为了避免阻挡射线，以射线扫描面为分界线将其分成两部分，并在水平探测器之下进行连接固定。

输送机用于输送被检车辆，也以顶照光缝为分界线被分成两部分，包括输送机支架、循环拖动系统。输送机支架用于包容并支撑输送机其它组成部分；循环拖动系统由电动机及减速器、动力链轮、改向链轮、环形链条和拖动辊组成。

为减小拖动阻力，拖动辊设计成辊轴和辊筒两部分，将辊轴两端分别连接于两条环形链条相应位置，辊筒可自由转动，辊筒抵住车轮以驱动车辆前进。

2.3 工作站

工作站采用移动式集装箱房，为安检员工作空间，提供车辆的时时状态以进行操控，同时显示高清晰度的透视图像以供研判。

3 系统控制

中小型车辆辐射检车系统控制包括两个子系统：前端检查通道内布置的车辆检查子系统、后端安检操作子系统（包括检查图像判读、检查过程视频图像检索）。系统控制方框图如图3所示。

（1）车辆检查子系统：包含源探检查分系统、安全报警子系统、车辆拖动分系统、独立的系统控制分系统、检查过程视频监控分系统。该系统与后端安检操作子系统通过网络系统连接，不同的子系统有其各自独立的物理链路。

（2）操控子系统：包含安检计算机分系统、视频监控计算机分系统。两个分系统通过网络与前端车辆检查子系统相连，获取前端系统的各种状态信息以及相关图像信息。安检操作子系统支持本地和远程同时部署。

4 系统指标及成像效果

（1）中小型车辆辐射检车系统的各项指标如下：①大角度高速流X射线源，最高工作电压为250kV，束流＜1.2mA；②探测器像素间距约为2.5mm；③穿透力不小于43mm；④空气背景分辨率不大于0.25mm镀锌铜线；⑤对图像进行灰度和伪彩色显示，图像边缘增强，反转，灰度变换，图像放大等图像处理功能；⑥用不同饱和度的颜色表示有机物（橙色）、无机物（蓝色）和混合物（绿色）；⑦单次检查剂量：不大于5μGy。

（2）系统成像： 中小型车辆辐射检车系统成像清晰，如图4所示成像的局部示意，在被检车辆副驾驶上箱包内的违禁品清晰可见，安检操作员可轻松判读图像，发现排除各类违禁品，确保重大活动和重点场所的安全。

图4 检查系统成像局部图Fig.4 A partial view of the X-ray image

5 结束语

中小型车辆辐射检车系统以城市反恐安保为目的，对进入重要场所的中小型车辆进行高清晰度的X射线透视快速安全检查，形成的车辆透视高清晰度图像可供安检操控人员清晰地分辨车内隐藏的危险物品和爆炸装置。系统采用模块化设计，稳定可靠，装运方便，可快速投入检查工作，各项功能指标先进，图像清晰分辨率高，能很好的满足城市应急需求。

[1]成大全.机械设计手册[M].北京：化工大学出版社,1992.