安检设备联网研究及展望

一、概述

近年来恐怖主义已成为影响世界和平与发展的重要因素，是全人类的共同敌人。目前，我国的国家安全形势不容乐观，在国内外遇到各类挑战，针对中国的暴力恐怖事件呈多发频发态势，对中国的国家安全和人民生命财产安全构成严重威胁。在国内，以疆独分子为代表的暴恐分子不断在人群密集的场所制造爆炸、枪击和砍杀等事件，严重威胁了人民群众的生命安全，破坏了社会的稳定。安检设备作为人员密集场所尤其是机场、海关、车站、公检法机构等场所的对货物、人身、场地和携带物品进行安全检查的设备，对预防和制止爆炸、枪击、行凶等案件发生，具有重要的意义。

二、现阶段安检设备使用存在的问题

近些年，安检市场快速发展，促进了大量的安检产品的出现。除传统通道式X光安检机、手持金属探测仪、通过式金属探测门、液体检测仪、爆炸物探测器外，近些年又出现了多种新型安检设备，如CT安全检查系统、太赫兹人体检查设备、背散射人体检查设备等。但在实际使用时，各安检设备独立工作，缺乏协调配合。各安检设备生产企业虽然注重安检设备的研发，投入了大量人力物力，也不断有新的技术应用于安检设备中，但是，却少有公司提出建立完整的安检设备联网系统[1][2][3]，市场上投入使用的安检设备联网系统更是少数。即便在机场、地铁、公路、车站这些多种安检设备共同应用环境中，大多数仍然是独立设备的运行。这种独立设备运行的安检方案存在着以下不可避免的缺点：

1.无法对安检设备工作中采集到的检测图像、检测数据、报警数据等进行集中保存和二次判别，一方面可以对嫌疑人或嫌疑行李进行溯源查询，另一方面可避免由于安检员疏忽造成的漏判风险，提高安检可靠性。

2.无法对安检过程中的人和行李进行有效地绑定，由于安检中对人和行李的检查设备不同，使安检数据只能分别保存在不同设备中，无法汇集数据，更无法进行风险的关联判别。

3.对特定区域内的所有安检设备，缺乏一个实时获取区域内所有安检设备工作状态的设备管理平台，无法实现对设备的统一管理，不利于区域内安检设备的合理分配、有效调度和及时维护[4]。

4.无法对安检员进行有效地监督和管理。

通过以上分析，可以看出独立设备运行的安检现状需要改变，结合网络技术，将安检设备互联作为一整套安检解决方案，建立统一的安检设备监管的平台，对接入平台的所有安检设备进行实时的监管。该平台应具备三个方面特点，第一，平台作为整个区域的操作和控制中心，能够对各安检设备进行集中操作和调度。第二，平台可以作为整个区域的数据中心，能够对各安检设备进行集中的数据业务管理，如安检信息的综合、查询、溯源、统计、人员管理和质量监控等。第三，平台作为整个区域的运维中心，能够对各安检设备进行集中的运行状态监控，方便运营维护人员全面了解所有安检设备的运营状况，以便及时进行系统维护和应急处理，降低安检机突然故障的风险，同时给前端安检员提供实时的技术支持，有效地解决了传统安检过程中存在的问题，是安检系统发展的趋势。

目前在铁路、地铁等车站区域，安检方式还停留在仅在入口处部署单一设备的安检模式，存在通行速度慢，后期查询困难等不足，与高速发展的交通客运业务难以匹配。通过建立安检设备联网系统，可提高安检效率、确保安检质量、降低安检风险，实现信息化、精细化、智能化的安检。

三、安检设备联网系统设计

1.安检设备监管平台接入标准制定

在现有的安检设备监管平台中，存在设备的兼容性差、可扩展性差的问题。特别是在大型安检系统中，难以保证安检设备全部来自同一厂家，当不同厂家的不同设备接入时，通常需要分别制定接口协议，采用不同的入网方案，大大提高了系统通信成本、开发成本和维护成本。因此，有必要提出一个统一的入网方案和入网接口标准，既包含内部设备的接口同时又能够快速扩展其他厂家不同类型的安检设备。接入标准的制定一方面应兼容尽可能多的安检设备，如各尺寸通道式X光安检机、CT安全检查系统、液体检测仪、爆炸物探测器、背散射检查仪等，既应有行李安检设备，同时又应包含人体安检设备。另一方面，接入标准也应考虑为未来新设备的接入预留接口。

在系统接入标准中，应规范接口的硬件连接标准、主从关系、网络模型、通信协议、交互信息的格式和设备优先级等[5][6]。满足接入系统标准的安检设备便可以与监控平台连接，实现设备与平台间的信息交互。安检设备监管平台接入标准后续可以继续研究和扩展，形成技术规范或行业标准，在安检设备硬件和管理系统软件之间搭建桥梁，使硬件设备和软件平台能够准确高效地衔接，实现系统级安检解决方案。

2.安检设备联网的实现

2.1 设备状态采集子系统

在设备上构建设备状态采集子系统，定时采集反映设备状态的信息。数据采集模块汇集设备状态信息并将数据进行打包，按照安检设备监管平台接入标准的要求上传监管平台。以通道式安检机为例，设备状态应包括机内温度湿度，机外温度湿度，探测器箱湿度，射线源电压，射线源电流，射线源开启时间，设备工作时间，行李通过数，危险物品数，实时功耗，射线泄露等。设备状态信息既包括设备生产厂商提供的设备内部状态信息，又包括由传感器获取的设备外部状态信息。设备内部状态信息的获取需要生产厂商提供的特定接口程序，实现较为方便；而设备外部状态信息的获取需要额外构建传感器网络。其数据传输考虑两种方式，一种是采用无线模式，即在设备内构建无线传感器网络，可以减少设备内线缆，但各传感器节点需内置电池供电，且抗电磁干扰能力较差。另一种是采用有线通信模式，采用带有地址分配的常用的总线形式，如I2C总线，CAN总线等，可以有效抵抗电磁干扰，但机内走线较为复杂。

图1 区域安检设备组网模型

2.2 设备组网及信息交互

在一定区域内（如火车站、地铁站）建立设备监管平台，将若干台设备通过网络与监管平台连接，实现信息交互，如图1所示。监管平台一方面汇集不同设备的工作状态、连接状态、检测数据、检测结果以及实时视频监控等信息。另一方面可向指定设备发出连接握手、启停检测、校准等控制指令，也可向安检员发出行李复检、开箱检查、警示控制等语音指令，从而实现远程控制。

基于局域网的联网设计方案最大的优点就是在小范围区域内利用此种方法构建的系统相对较为简单，且能够获得较好的时效性与可靠性，从而提高工作效率。在某些特殊的应用场景中，如大型活动现场、体育赛事活动等，安检设备只是临时布置，而现场线缆的铺设施工复杂，成本高，不适用于工程推广。因此，有必要结合无线通信技术实现局域网内的远程控制，提高系统的灵活性，降低部署成本。

图2 安检设备监管平台中数据通路

2.3区域安检设备监管平台的建立

建立可视化的区域安检设备监管平台，实现对整个区域内设备监控和管理。设备监管平台是区域内系统数据的汇集与处理中心，为系统内每个安检设备配置独立的线程进行网络通信。设备监管平台拥有对区域内系统状态的可视化平台，可按需查看系统内任意一台安检设备的状态和检测数据信息，也可以向安检设备或安检人员发送相关指令。由于传输数据的多样性和复杂性，设备监管平台需要设计专门的数据库，对接收到的数据进行处理和存储，数据处理过程中需要考虑数据的时效性，对于已经过期的数据要进行定期的清除，以提高数据库读写性能，节省存储空间。对于接收到的安检图像、视频信息、设备总工作时间、总检测数、总射线开启时间、安检机维护及维修记录等数据，设备监管平台应设计合理的文件结构，方便数据的管理和读写。最后，设备监管平台应提供直观的用户终端，将系统的状态信息展示给用户，以方便使用。数据汇集通路如图2所示。

图3 基于虚拟专用网的安检远程监控平台组网模型

2.4 安检远程监控平台的建立

安检设备监管平台可应用于场馆、地铁站、火车站、机场等系统中，分布地域广、跨度大，而安检设备的运营商、维护商、生产厂商和公安等部门，都有远程查看特定区域安检设备状态、实时安检数据以及实时视频的需求。因此，需要在更高的层面上，建立面向特定客户的安检远程监控平台，按需求将若干个安检设备监管平台通过网络连接，实现设备的远程互联，如图3所示。虚拟专用网（VPN）是一种在因特网上架设局域网的方法，它既有局域网的可靠性，也有着因特网覆盖范围广的特性，是一种通过在公共网络架构专用网络，并可以对通信数据进行加密，保证了通信的安全性。利用VPN的网络设计方案克服了局域网的地域限制，同时还具备了数据加密的优点，实现地理位置分散的安检设备的网络互连。

2.5 安检设备监管和远程监控平台相关应用程序开发

安检设备监管和远程监控平台汇集并处理大量设备的状态和安检数据信息，后续工作便是在此平台之上进行相关应用程序开发。利用“互联网+”的理念，引入物联网、大数据、云计算等技术，将安检设备上传的数据进行有效分析、整合以及应用，生成便于查看的各项报表，为安检相关数据的统计、新型设备的研发、安检风险的评估以及安检方案的制定提供可靠的数据支持。后续还可以考虑将此平台作为天网工程的子系统，为城市治安防控、应对群体性突发事件以及反恐防爆提供技术保障和数据支持。

四、安检设备联网系统的意义及展望

安检设备联网系统的建立，将独立运行的安检设备通过网络技术进行连接，使多个分立设备结合为一个整体，取长补短，实现1+1>2的效果；促进系统级创新平台的建立，促进安检设备监管平台和远程监控平台与新兴互联网技术的融合，提高危险品的检出率；促使安检行业以系统级解决方案代替单一设备解决方案，促进行业内工程标准的建立，进一步规范行业。

在安检设备联网系统未来的发展中，首先应该考虑引入身份核验设备，如身份证阅读装置，人脸、指纹、指静脉、虹膜等生物识别装置，以明确被检者身份信息。其次，考虑引入定位技术，在安检设备上增加定位模块，安检设备监管平台便可以实时显示安检设备的具体位置，便于根据人流量及时进行设备调度。再次，应考虑引入智能硬件和分布式系统的技术，在整个安检联网系统中任一设备节点也可以承担安检设备监管的平台的运算、存储、监控和管理等工作，从而提高整个系统的稳定性和抗干扰能力。未来还应建立安检设备监管平台接口标准和应用数据库标准，使安检设备和系统平台的研发更加明确和规范，有助于提高安检设备的市场准入门槛，减少行业内恶性竞争，提高产品质量；也可以在行业内引入专业的系统软件平台，促进整个安检系统水平的提高。

五、总结

本文主要对安检设备联网系统进行研究。首先，分析现阶段安检设备在实际应用中存在的问题，并针对这些问题，提出建立以网络技术为基础的安检设备联网系统。其次，从安检设备监管平台接入标准和安检设备联网系统具体实现两个方面，详细介绍了安检设备联网系统。接着，从系统应用的角度提出安检远程监控平台。最后，总结了安检设备联网系统的意义，并对其未来的发展进行展望。

[1]王易志.安检信息管理系统在民航机场的应用[J]. 中国科技信息. 2010,(6). 32-35.

[2]唐珍.安检领域的"蜘蛛侠"——安检管理信息系统的实战应用[J]. 警察技术.2010, (1) . 41-43.

[3]周沈超,沈琪, 冯涌. 国内民用机场安检综合信息管理系统设计概述[J]. 自动化博览. 2010, 27(5). 96-104.

[4]夏颖瑛.安检联网系统设计与安检图像压缩技术研究[D].南京:东南大学. 2014.

[5]张勇,李伟, 罗桂林. 机场安检系统外部接口的设计与研究[J]. 机电产品开发与创新. 2015, 28(4). 83-86.

[6]罗卓君.基于TCP/IP的智能安检网络系统设计[J]. 微计算机信息. 2008, 24(27). 81-