地铁违禁品快速检测研究与应用

2019-07-30公安部第一研究所王秋实

中国安全防范技术与应用 2019年3期

关键词：违禁品特征值标定

■文/公安部第一研究所王秋实

东莞市华盾电子科技有限公司王积东

关键字：违禁品快速检测金属探测安检地铁

1 引言

随着轨道交通的日益发展，地铁逐渐成为了城市出行必不可少的一部分。然而，地铁公交系统存在环境封闭、人流量大、疏散困难等特点。为保障民众出行安全，北京率先于2008年启动与机场安检模式相同的地铁安检模式，随后全国各地陆续开展。

目前，地铁与机场的安检流程相同，主要由“人检”和“物检”两部分组成。其中，“人检”由金属探测门和安检员组成，“物检”由安检机来完成。安检流程一般为：乘客将随身携带物品及行李放入安检机，由安检机对物品及行李进行检测，乘客则通过金属探测门，若金属探测门报警，则由安检员使用手持式安检仪进一步核查，若乘客通过金属探测门不报警，则可以直接通过。上述流程并不适用于地铁之中，原因是机场对于安全检查的优先级高于保证人员顺畅通行，而作为市内公共交通的地铁则需兼顾两者。所以在人流量大时不会强制要求乘客将随身携带的物品取下放入安检机，金属探测门即使报警安检员也无法对每一位乘客随身携带的物品进行核查，这就造成了“人检”部分形同虚设的情况。

本文提出一种新型的“违禁品快速检测系统”。该系统能够检测及标记通行人员所携带金属物品的形状，并在出现刀具、枪支等危险物品时发出提示，可以在不影响乘客通行的情况下大幅改善“人检”部分的安检效果，为民众的出行安全提供更好的保障。

2 金属分类识别探测技术原理

本系统利用金属分类识别探测技术获取违禁品的三维材质及形状信息，从而将违禁品与日常用品分离。

图1为设备的结构示意图。其中，发射线圈为激励信号发射模块的核心组成部分，接收线圈为涡流/电磁信号传感模块的核心组成部分。

图1 金属分类识别探测技术结构示意图

根据麦克斯韦电磁场理论，由发射线圈发射激励信号，经过空中的传播，接收线圈会有感应电流和感应电动势。当有某金属部件在发射线圈或者接收线圈附近时，金属会产生涡流效应，从而影响接收线圈产生的感应电流和感应电动势。根据对比该金属通过接收线圈前和通过接收线圈时的感应电流和感应电动势，可提取波形相位差别，得到被测物相位特征值R。多次测量R取平均值后得到该金属标定物的相位特征值T，T是固定的且与所述金属标定物的材料成分相关。将相位特征值T、金属标定物的成分信息写入报警数据库中的标定物相位特征表。

实际使用中，当被测金属物通过检测门时，将被测物的相位特征值R与标定物相位特征表中的T进行逐一对比。判断R与每一个T的关系，判断比对过程如下。

（1）如果符合预设范围，则认为所述金属标定物的材料成分与被测物最相似，将被测物列为疑似物品，显示所述金属标定物的分类图像并报警。预设范围可以根据用户在实际使用过程的需要进行设定，预设范围的大小决定测试被测物时的容差程度。例如，铁制武器的相位特征值是60，预设的范围是10，当测得被测物的相位特征值是65，则显示铁制武器的分类图像并进行报警，如图2(a)所示。

（2）若被测物的相位特征值R与多个金属标定物的相位特征值T的差值都在预设范围内，则可以同时显示多个金属标定物的分类图像。这种实施方式，可以将更多的检测信息传递到安检人员中，防止丢失重要信息。例如，金属a的相位特征值是60，预设的范围是10；金属b的相位特征值是70，预设的范围是10，当测得被测物的相位特征值是65，则可以同时显示金属a与金属b的分类图像并进行报警，如图2(b)所示。还可根据现场需求将两张图片合并显示，如图2(c)所示。

（3）若被测物的相位特征值R分别与标定物相位特征表中多个金属标定物的相位特征值的差值相同，根据多个金属标定物预先设定的优先级，显示较高优先级的金属标定物的分类图像。这种实施方式，可以最优选的检测信息传递到安检人员中，减少安检人员的主观判断，提高工作效率。例如，金属a的相位特征值是60，预设的范围是10；金属b的相位特征值70，预设的范围是10，当测得被测物的相位特征值是65，若金属b的优先级高于金属a，则显示金属b的分类图像并进行报警，如图2(d)所示。

图2 金属分类识别探测技术报警示意图

3 系统设计与实现

3.1 系统结构及流程

系统由位于两侧门板中的信号发送与接收模块，以及位于顶部机箱中的信号处理与比对模块组成。其中，信号发送与接收模块由一组激励信号发射模块及n组涡流/电磁信号传感模块组成，信号处理与比对模块由n组模拟信号处理器、模数转换模块、特征提取模块组成，最后统一由分析判断报警模块来汇总处理，如图3所示。

图3 违禁品快速检测门模块构成

图4 违禁品快速检测门

本系统将各个涡流/电磁传感器接收到的微弱信号进行放大、滤波等处理，以排除外界复杂电磁环境的干扰，之后对数据进行分析，从中提取信号特征参数。由于不同的物体具有特定的涡流、电磁信息特征，通过金属分类识别探测技术结合学习得到的金属标定物的相位特征值从而判断通道中的乘客是否携带有违禁品。

3.2 前端设备

本系统的核心组成设备为“违禁品快速检测门”，设备如图4所示。

该设备在排除了被检人员身上口袋里的手机、手表、钥匙、皮带扣等日常随身携带的金属物品的前提下，可探测到被检人员身上的违禁品，例如，砍刀、斧头、枪支、铝制/铁制等金属易拉罐体、铝管/铜管/铁管/等金属管体。

3.3 后台软件

当乘客人携带违禁品通过时，本系统将以声光报警及图文的形式显示出来。

（1）如图5(a)所示，设备检测到被检人员携带了手机、手表等日常金属物品，文字图片显示，但设备不报警。

（2）如图5(b)所示，设备检测到被检人员携带了工具刀枪类违禁金属物品，文字图片显示，人形区位显示携带位置，并且声光报警。

（3）如图5(c)所示，设备检测到被检人员携带了铝制易拉罐体类违禁金属物品，文字图片显示，在人形区位显示携带位置，并且声光报警。

（4）如图5(d)所示，设备检测到被检人员携带了马口铁罐类违禁金属物品，文字图片显示，在人形区位显示携带位置，并且声光报警。

4 成果应用

目前，本设备已在地铁、监狱、军队、公共资源交易中心等单位使用，其中，北京、南宁、天津、深圳、广州、杭州等地地铁；新疆、云南、山西、江西、河北、辽宁、四川等全国180多家监狱；南部战区、西部战区、中核集团；贵阳公共资源交易中心、雄安新区公共资源交易中心等地均有采购。用户反馈良好，设备的分类检测效果尤为明显，大大降低了安检员的工作强度，提高了安检准确性。