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

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

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

1 機場旅客智能安檢系統(tǒng)設(shè)計

1.1 總體方案設(shè)計

機場旅客智能安檢系統(tǒng)主要分為兩個方面，第一個是機場監(jiān)控管理系統(tǒng)在人員流動量大、密集的機場候機登機、行李提取、機場商業(yè)設(shè)施、停車場以及購票等區(qū)域通過固定架擺放攝像頭來實時檢測識別人臉目標(biāo)；第二個是需要在安檢口設(shè)置人員信息采集核實區(qū)域，對在待測區(qū)域內(nèi)旅客人臉進行快速檢測識別[1]。

機場安檢系統(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，用于確認該旅客身份的真?zhèn)?。機場監(jiān)控管理系統(tǒng)主要由攝像頭、照明系統(tǒng)、固定支架、交換機與本地終端組成，數(shù)據(jù)傳輸主要由本地終端和交換機組成，實時通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)輸送到本地終端。終端系統(tǒng)則會對原始輸入圖像進行檢測識別并將檢測結(jié)果顯示在界面上[2]。

1.2 機場安檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

在旅客進入安檢系統(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個角度的圖像經(jīng)過以太網(wǎng)交換機快速傳輸?shù)奖镜仉娔X，本地電腦中搭載的機場人臉快速檢測識別系統(tǒng)對輸入的三路圖像進行人臉檢測識別，通過檢測算法選擇檢測效果最好的人臉目標(biāo)圖像進行特征提取，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 機場安檢系統(tǒng)流程設(shè)計

機場安檢口處應(yīng)使用機場人臉快速檢測識別系統(tǒng)的機場安檢系統(tǒng)，主要流程為當(dāng)用戶進入安檢系統(tǒng)的圖像采集區(qū)域時，多攝像頭系統(tǒng)就會不斷地快速對視野區(qū)域圖像進行采集傳輸?shù)奖镜仉娔X，本地終端內(nèi)部安裝的機場安檢系統(tǒng)則是在利用身份證閱讀器對旅客的身份證進行識別和掃描信息的同時，對輸入圖像進行快速人臉檢測，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)庫服務(wù)器存儲的用戶信息對比，確認該旅客的身份信息。同時，系統(tǒng)通過服務(wù)器查詢該用戶的航班信息，通過調(diào)用數(shù)據(jù)庫里的數(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)庫服務(wù)器中，與對應(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對象對智能旅客安檢設(shè)備進行建模。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：輸送并儲存行李筐，實現(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。

為實現(xiàn)設(shè)備的控制邏輯，使用仿真軟件中的電機模塊、光電傳感器、決策點等模塊，結(jié)合流程控制，實現(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：使用決策點輔助實現(xiàn)行李分流邏輯；

(3)Motor模塊：控制輸送模塊的啟動停止。

2.2 環(huán)境模型的建立

參考某機場安檢通道的實際布局，通過軟件3D對象中的路徑規(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，制定旅客進出口、隊列、行李處理位、行進路線，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

本次仿真采用某機場現(xiàn)場統(tǒng)計的真實數(shù)據(jù)，根據(jù)參數(shù)重要性和采集難易程度進行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)各個環(huán)節(jié)的概率分布特征[3]，結(jié)合現(xiàn)場統(tǒng)計數(shù)據(jù)，確定各模塊數(shù)值。

旅客依次完成身份驗證后在推筐位將所有行李放入托盤，4個推筐位可允許4位旅客同時進行此步驟。其中，有40%的旅客攜帶行李較多，需要2個托盤，則依次進行2次推筐步驟。完成推筐后旅客通過金屬探測門，并依次由安檢員進行人身檢查，隨后旅客到達行李等待整理位，等待行李到達，并在此區(qū)域整理行李。托盤則被傳送帶送至安檢機，由安檢員進行判讀。托盤離開安檢機，進入分揀等待區(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，相應(yīng)旅客走至開包臺前等待安檢員進行開包檢查。

3 仿真運行及效率分析

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

在軟件統(tǒng)計模塊中采集相應(yīng)仿真數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)處理效率、安檢通道每小時通行量、旅客停留時間、設(shè)備各狀態(tài)時間占比等參數(shù)。通過改變不同參數(shù)，進行多次仿真，比較仿真結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)手檢員數(shù)量、人身檢查時間手檢時間、行李整理區(qū)模塊的長度、分揀等待模塊長度對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)計如表1所示。

表1 優(yōu)化后仿真數(shù)據(jù)統(tǒng)計

對比優(yōu)化前后結(jié)果，如圖2所示，可發(fā)現(xiàn)每小時通行人次增加39人，排隊人數(shù)和平均排隊時間有所減少，旅客總體安檢時間可減少64 s，安檢效率均有所提升。系統(tǒng)運行流暢，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場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)某機場某通道采集的真實數(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)計方案，并對此方案進行優(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)計的安檢系統(tǒng)下，機場安檢效率得到了顯著提升，機場旅客周轉(zhuǎn)量也逐漸穩(wěn)定。