陳舒穎，李 博，靳成學(xué)

(中船重工海為鄭州高科技有限公司，河南 鄭州 450000)

0 引言

機(jī)場(chǎng)安檢環(huán)節(jié)包括旅客人身安檢和隨身行李安檢，兩者同步進(jìn)行，系統(tǒng)設(shè)置多個(gè)行李筐整理位，通過RFID技術(shù)及人臉識(shí)別技術(shù)集成旅客信息和行李過檢信息；依據(jù)安檢機(jī)判檢結(jié)果對(duì)安全貨物和可疑貨物進(jìn)行自動(dòng)分流處理，對(duì)待檢貨物和開包貨物進(jìn)行自動(dòng)合流處理；通過空框收集回傳模塊自動(dòng)回傳行李筐。

本研究在保證完整安檢流程的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了傳統(tǒng)安檢過程中的不足，在國(guó)內(nèi)首次推出智能旅客安檢系統(tǒng)。自2018年投入應(yīng)用以來，已在多個(gè)機(jī)場(chǎng)部署，接受了超過3 000萬人次旅客的實(shí)際使用檢驗(yàn)，為更多機(jī)場(chǎng)旅客安檢提供了更加便利的安檢服務(wù)。

1 機(jī)場(chǎng)旅客智能安檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體方案設(shè)計(jì)

機(jī)場(chǎng)旅客智能安檢系統(tǒng)主要分為兩個(gè)方面，第一個(gè)是機(jī)場(chǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)在人員流動(dòng)量大、密集的機(jī)場(chǎng)候機(jī)登機(jī)、行李提取、機(jī)場(chǎng)商業(yè)設(shè)施、停車場(chǎng)以及購(gòu)票等區(qū)域通過固定架擺放攝像頭來實(shí)時(shí)檢測(cè)識(shí)別人臉目標(biāo)；第二個(gè)是需要在安檢口設(shè)置人員信息采集核實(shí)區(qū)域，對(duì)在待測(cè)區(qū)域內(nèi)旅客人臉進(jìn)行快速檢測(cè)識(shí)別[1]。

機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng)則是主要由攝像頭、照明系統(tǒng)、固定支架、身份證閱讀器和本地電腦組成，用于確認(rèn)該旅客身份的真?zhèn)?。機(jī)場(chǎng)監(jiān)控管理系統(tǒng)主要由攝像頭、照明系統(tǒng)、固定支架、交換機(jī)與本地終端組成，數(shù)據(jù)傳輸主要由本地終端和交換機(jī)組成，實(shí)時(shí)通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)輸送到本地終端。終端系統(tǒng)則會(huì)對(duì)原始輸入圖像進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別并將檢測(cè)結(jié)果顯示在界面上[2]。

1.2 機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在旅客進(jìn)入安檢系統(tǒng)的人臉采集區(qū)域后，設(shè)置的多攝像頭系統(tǒng)開始工作，將旅客3個(gè)角度的圖像經(jīng)過以太網(wǎng)交換機(jī)快速傳輸?shù)奖镜仉娔X，本地電腦中搭載的機(jī)場(chǎng)人臉快速檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)輸入的三路圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)識(shí)別，通過檢測(cè)算法選擇檢測(cè)效果最好的人臉目標(biāo)圖像進(jìn)行特征提取，傳輸?shù)椒?wù)器中查詢與旅客相關(guān)聯(lián)的航班信息，最后將查詢到的相關(guān)信息顯示在界面上。

1.3 機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

機(jī)場(chǎng)安檢口處應(yīng)使用機(jī)場(chǎng)人臉快速檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng)的機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng)，主要流程為當(dāng)用戶進(jìn)入安檢系統(tǒng)的圖像采集區(qū)域時(shí)，多攝像頭系統(tǒng)就會(huì)不斷地快速對(duì)視野區(qū)域圖像進(jìn)行采集傳輸?shù)奖镜仉娔X，本地終端內(nèi)部安裝的機(jī)場(chǎng)安檢系統(tǒng)則是在利用身份證閱讀器對(duì)旅客的身份證進(jìn)行識(shí)別和掃描信息的同時(shí)，對(duì)輸入圖像進(jìn)行快速人臉檢測(cè)，提取旅客面部特征。然后將旅客的身份信息與臉部信息生成CSV文件，系統(tǒng)通過與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)的用戶信息對(duì)比，確認(rèn)該旅客的身份信息。同時(shí)，系統(tǒng)通過服務(wù)器查詢?cè)撚脩舻暮桨嘈畔?，通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)顯示旅客的航班信息，將該旅客的位置信息也要通過本地終端發(fā)送到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，與對(duì)應(yīng)的信息比較，若發(fā)生改變則更新服務(wù)器中的內(nèi)容。

2 仿真系統(tǒng)的建立

2.1 設(shè)備模型的建立

采用仿真軟件中的3D對(duì)象對(duì)智能旅客安檢設(shè)備進(jìn)行建模。各模塊用途如下。

(1)Queqe模塊：容納行李筐，模擬推筐位；

(2)Conveyor模塊：輸送并儲(chǔ)存行李筐，實(shí)現(xiàn)行李筐的柔性積放式輸送；

(3)Processor模塊：處理并輸送行李，判定安全或可疑。

為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制邏輯，使用仿真軟件中的電機(jī)模塊、光電傳感器、決策點(diǎn)等模塊，結(jié)合流程控制，實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能，各模塊用途如下。

(1)Photoeye模塊：模擬光電傳感器功能；

(2)Decision point：使用決策點(diǎn)輔助實(shí)現(xiàn)行李分流邏輯；

(3)Motor模塊：控制輸送模塊的啟動(dòng)停止。

2.2 環(huán)境模型的建立

參考某機(jī)場(chǎng)安檢通道的實(shí)際布局，通過軟件3D對(duì)象中的路徑規(guī)劃模塊、視覺模塊、任務(wù)執(zhí)行模塊、固定資源模塊及坐標(biāo)工具構(gòu)建等比安檢通道布局，制定旅客進(jìn)出口、隊(duì)列、行李處理位、行進(jìn)路線，模型如圖1所示。

圖1 安檢環(huán)節(jié)環(huán)境模型

2.3 流程模型的建立

本次仿真采用某機(jī)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)的真實(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)參數(shù)重要性和采集難易程度進(jìn)行100到300次不等的采樣，取其平均值作為仿真數(shù)據(jù)，提高仿真結(jié)果的可信度，依據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)的概率分布特征[3]，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，確定各模塊數(shù)值。

旅客依次完成身份驗(yàn)證后在推筐位將所有行李放入托盤，4個(gè)推筐位可允許4位旅客同時(shí)進(jìn)行此步驟。其中，有40%的旅客攜帶行李較多，需要2個(gè)托盤，則依次進(jìn)行2次推筐步驟。完成推筐后旅客通過金屬探測(cè)門，并依次由安檢員進(jìn)行人身檢查，隨后旅客到達(dá)行李等待整理位，等待行李到達(dá)，并在此區(qū)域整理行李。托盤則被傳送帶送至安檢機(jī)，由安檢員進(jìn)行判讀。托盤離開安檢機(jī)，進(jìn)入分揀等待區(qū)等待判讀結(jié)果。若判讀結(jié)果為安全行李，托盤被分揀至安全行李通道，旅客在行李等待整理位等待行李輸送到位，整理行李，離開。若判讀結(jié)果為可疑行李，則托盤被分揀至可疑行李通道，安檢員將其移至開包臺(tái)，相應(yīng)旅客走至開包臺(tái)前等待安檢員進(jìn)行開包檢查。

3 仿真運(yùn)行及效率分析

在軟件中將仿真運(yùn)行時(shí)間設(shè)為上午9點(diǎn)至晚上9點(diǎn)，運(yùn)行仿真模型12 h，可以得到仿真結(jié)果。

在軟件統(tǒng)計(jì)模塊中采集相應(yīng)仿真數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)處理效率、安檢通道每小時(shí)通行量、旅客停留時(shí)間、設(shè)備各狀態(tài)時(shí)間占比等參數(shù)。通過改變不同參數(shù)，進(jìn)行多次仿真，比較仿真結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)手檢員數(shù)量、人身檢查時(shí)間手檢時(shí)間、行李整理區(qū)模塊的長(zhǎng)度、分揀等待模塊長(zhǎng)度對(duì)安檢效率有著較大影響。在其他參數(shù)不變的情況下，得到的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 優(yōu)化后仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

對(duì)比優(yōu)化前后結(jié)果，如圖2所示，可發(fā)現(xiàn)每小時(shí)通行人次增加39人，排隊(duì)人數(shù)和平均排隊(duì)時(shí)間有所減少，旅客總體安檢時(shí)間可減少64 s，安檢效率均有所提升。系統(tǒng)運(yùn)行流暢，并無托盤堆積現(xiàn)象。

4 結(jié)語

在旅客安檢需求提升以及機(jī)場(chǎng)客流量逐漸回溫的環(huán)境下，本文以優(yōu)化智能旅客安檢系統(tǒng)效率為目的，依據(jù)某機(jī)場(chǎng)某通道采集的真實(shí)數(shù)據(jù)，在仿真軟件中建立基于智能旅客安檢設(shè)備的旅客安檢全流程模型。通過仿真分析，找出安檢流程的瓶頸環(huán)節(jié)，在了解當(dāng)前旅客安檢問題的基礎(chǔ)上，提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并對(duì)此方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，提升安檢速率，最終仿真結(jié)果表明在優(yōu)化設(shè)計(jì)的安檢系統(tǒng)下，機(jī)場(chǎng)安檢效率得到了顯著提升，機(jī)場(chǎng)旅客周轉(zhuǎn)量也逐漸穩(wěn)定。