谈新技术在安全检查领域的应用

　　一、引言

　　近年来，随着国际形势的复杂多变，各种形式的恐怖活动有增无减，在防范和打击这类犯罪活动的工作中，现代科学技术发挥着重要的作用，如利用X射线成像技术进行集装箱、车辆和行李检查，使用离子迁移谱技术进行爆炸物、毒品和化学战剂的现场检测等。各国警方和安检部门也在探索研究更先进的安全检查技术和装备，从而更有效地对危险和违禁物品进行防范性安全检查。

　　二、传统安检技术

　　本段将简要介绍几种传统的安检技术，这些技术目前在安防领域得到了较为广泛的应用：

　　1.X射线透视成像：X射线穿过不同物质（即密度、原子序数、形状不同）时，衰减各有不同，利用探测器接收穿透物质的X射线，并转换成电信号后进行数学重建，即可得到被检物体的透视图像。

　　2.离子迁移谱：将被测样品电离形成离子，然后在外加电场中漂移。由于不同成分的离子通过电场所需的漂移时间各不相同，一般情况下重的分子比轻的分子走得慢，因此可以根据测量离子的漂移时间来间接地分离和检测样品。

　　3.金属探测：根据电磁感应的原理，金属探测器利用有交流电通过的线圈产生迅速变化的磁场，这个磁场能在金属物体内部产生涡电流。涡电流又会产生磁场，反过来影响原来的磁场，由此引发探测器发出报警声。

　　4.放射性物质监测：依据探测特殊核材料发出的射线来判断特殊核材料的存在，用灵敏的核计数系统可测量出特殊核材料发射出的特有伽马和中子信号，实现核材料的定性、定量监控。

　　三、新型安检技术

　　在上述传统安检技术的应用中，仍然存在很多技术难题。比较集中的问题如：如何在X射线穿透集装箱/车辆的同时，对厚重的集装箱货物进行分层甚至实现物质识别？如何实时、非接触、无伤害地对人身进行爆炸物及危险品检查？是否有技术手段可以在分子水平上更加有效地识别爆炸物和毒品？针对这些难题，近年来几种新型安检技术得到快速发展。

　　1.X射线双能双视角/多视角技术：不同能量的X射线对同一物质有不同的衰减效应，双能技术就是利用两种不同的探测器对不同能量的X射线进行成像探测，然后对两种不同能量成像信号进行算法处理，得到被检物的等效原子序数，实现物质分类。双视角/多视角技术是在单视角成像的基础上，通过增加射线源（束）的数量，实现两个或多个角度的X射线透视成像，这能够有效地克服物体重叠的影响，并降低系统误报率和漏报率。这两种新技术的结合应用使得检查人员能够更加有效、快速地在不开箱的情况下检查出藏匿在货物中的危险品及各种违禁物品，提高了查验准确程度。目前，国内已经有厂家成功地设计并制造了采用双能双视角/多视角技术的产品，应用于航空集装箱、中小型车辆和货物等的查验。

　　2.X射线CT成像：X射线CT成像技术通过在一定角度范围内围绕被检测物体旋转，采集多个角度的X射线投影数据，然后利用专门的重建算法获得物体内部密度的三维分布信息，能够实现真正的三维成像检测，它已经在医疗、航天、航空、军事、冶金、机械、石油、电力和地质等部门得到了广泛的应用。在安检领域，由于CT技术能够无需开箱实现行李的快速、三维成像检查，有效地识别隐藏的物体，其漏报率和误报率远低于其他准实时成像检测系统，因此，该技术具有独特的技术优势。目前我国在这一技术领域的研究开发处于世界领先水平，如有的厂商制造的采用双能X射线CT技术的检查系统，占地面积小，尤其适合机场的行李安检，也可以广泛的应用在海关、车站、政府部门、运动场等其它公共场所。

　　3.毫米波成像：毫米波成像是指利用位于毫米波段的电磁波作为介质，对物体进行检测和物质鉴别。毫米波成像分主动和被动两种方式，区别在于主动方式需要有毫米波发生源，而被动方式则只需要毫米波接收器。主动毫米波由源发出高频信号，通过接收反射信号进行探测；而被动毫米波通过分析所接收的由被检对象自然发出的毫米波进行探测，实现物质的鉴别。毫米波技术的优点是能够进行远距离探测，实时成像，可探测衣服下隐藏的可疑物，检测效果直观，并且能量低，对人体无害，适合人群的快速成像检测。当然，由于毫米波穿透能力有限，相对于X射线，其只能够实现表面或很薄覆盖下的物质监测。此外，对于这项技术可能带来的隐私问题，业内也存在争议。应用方面，美国运输安全局（TSA）自2007年以来，在美国境内的多个机场部署了毫米波探测设备。目前市场上所见的此类设备多为国外厂商制造，

　　4.太赫兹成像：太赫兹波是介于微波和红外之间的一种相干电磁辐射，优点是对衣物、塑料、陶瓷、硅片、纸张和干木材等一系列非金属物质具有较好的穿透性能，从而可以探测X射线、可见光和红外不可探测的材料内部缺陷和隐藏物，缺点是它无法穿透金属，并且几乎完全可被水吸收，使其成像有效范围减少。与毫米波成像类似，太赫兹波成像方式也分为主动式和被动式两种方式。尽管目前已经有国外厂商推出了基于太赫兹技术的安全摄像系统，但总体而言，作为一门新兴的前沿学科，太赫兹检测装置的研制还处于实验室研究阶段，在实现具体的产业化应用之前，还要克服辐射源功率低、检测速度慢和周围环境干扰等诸多方面的挑战。

　　本段简要介绍了四种新型安检技术的原理及其研发应用现状，目前值得关注的新技术还包括激光拉曼光谱、声表面波传感器和微机电技术等，所有这些新技术中，有的已经可以直接服务于安全防范工作，有的还需进一步的研究和实验。它们共同提升了科技手段在安全检查中的作用，拓展了安全技术防范在公安业务工作中的应用范围与深度。

　　四、安检技术的未来发展方向

　　目前，国际安全需求不断提高，越来越要求实现快速、精确化、自动化、多目标的检查。上文中介绍的传统和新技术都有特定的使用环境和针对性，单一使用任何一种设备都难以满足安全防范工作的要求，因此，有必要将两种或两种以上安检技术集成在一起以提高检测水平，这种集成式的融合设备和综合解决方案将是未来安检技术应用发展的趋势。

　　根据美国国土安全部的研究结果表明，融合了标准X射线技术、离子迁移和放射性核探测等多种方式的融合技术将成为未来市场的主流选择。这些集成了多种技术的融合设备将能精确地探测大多数的恐怖材料，如：常规武器、炸药、原子武器、武器级核材料、脏弹及其他生化战争武器，并且可以有效地利用物质识别技术来降低误报率，实现自动查危，确保不间断检查，并保证维护时间最短化。

 　　识别技术与安检技术的结合，也是未来很重要的发展方向。智能视频、光学字符识别（OCR）、生物识别和射频识别（RFID）等提供身份识别和行为识别的技术将更多地被应用在安检领域。这些识别技术与安检设备相结合，可以充分、及时地获得网络信息资源支持，并且可以通过流程组织和规则定义形成系统联动，实现直接面向用户需求的综合解决方案，更加安全可靠，且提升效率。

　　以下将列举四种采用多技术融合产品或解决方案：

　　1.结合高能X射线和中子成像技术的面向航空货物安检领域的货物扫描系统：
 

　　图1 高能X射线和中子成像融合的货物扫描系统

　　2、结合OCR、RFID、X射线检查技术和放射性物质探测技术的集装箱货物快速检查通道：

　　图2 集装箱货物快速检查通道

　　3、面向机场围界安全的集多种设备（OCR、RFID、X射线检查、离子迁移、放射性物质探测、视频）为一体的机场围界安全综合解决方案：
 

　　图3 机场围界安全综合解决方案

　　4、面向机场旅客安全检查的集多种设备（金属探测器、X射线成像（含CT）、离子迁移谱仪、放射性物质监测）为一体的机场旅检综合解决方案：
 

　　图4 机场旅检综合解决方案

　　五、国内安检新技术研究的开展和成果推广方式

 　　经过国内厂商和科研机构多年来的努力，我国在安检技术的研究开发领域取得了长足的进步。为了进一步推动国内安检技术的发展，更充分地发挥现代科学技术在安全防范工作中的作用，主管部门应特别注意加强以下几方面工作：

　　1.积极推动自主创新：全球化形势下，国际竞争日益激烈，在涉及到一些核心技术方面，发达国家和跨国公司出于自身利益的考虑，不可能向我们转让最先进的东西，尤其是在安全防范这一事关国家和社会安危的特殊领域，我们更不能全部依靠国外技术解决自己的问题。只有加强自主创新，拥有更多自主知识产权的技术和知名品牌，才能为科学技术在安防工作中的应用奠定扎实、可靠的基础。

　　2.支持以企业为主体承担新技术项目：在自主创新和研究开发中，企业要起到主体地位的作用，这是由企业本身的性质和它在社会经济中的地位所决定的。企业的最大特点是贴近市场，了解实际应用的需要，尤其是能前瞻性地掌握市场发展所产生的潜在需求，使其研究开发的目标 更具针对性，更能体现以市场为导向。另一方面，随着市场竞争日趋激烈，企业只有把握住新技术的制高点，才能在竞争中处于领先地位，这也是企业自身生存发展的现实需要。为了推动企业自主创新，各级政府部门应贯彻《国务院关于实施〈国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）〉若干配套政策的通知》及科技部等六部门联合发布的《国家技术创新工程总体实施方案》的文件精神，创新科技计划组织方式、发挥财政科技投入的引导作用、建立健全有利于技术创新的评价、考核与激励机制，并加大对企业技术创新的金融支持，支持以企业为主体承担新技术项目。

　　3.严格把关新技术验证工作：安检设备承担着安全防范的重要职责，使用方式、应用场合和对操作人员的要求各有差异，有的设备要求长时间连续运行，有的应用场合具有特殊的气候条件，有的还需要考虑对周围人员的安全防护。目前我国高科技人才比重逐年增加，新技术也层出不穷，这一方面固然可喜，但另一方面我们也应该清醒的认识到，这些技术很多还停留在实验室水平，与真正满足实用需要还存在较大距离，因此，为了适应复杂的使用环境，应该以实战应用为导向开展新技术的研究，同时加强行业规范，促进新技术相关标准的建立和检验评测工作的完善。在安防新技术被推广之前，不仅要在实验室中进行大量的性能指标检测和严酷性试验，更要在实际应用场合下接受长时间验证，只有关注新技术的实用性，以满足一线安检使用需要为第一评价准则，才能确保新技术真正地在安全防范工作中发挥作用。

　　六、结语

　　现代科学技术正在安全防范工作中发挥着重要的作用，新的技术和产品也在不断的涌现。防范技术的发展，要以自主创新为基础，既需要国内企业和研究机构自身的努力，更需要政府部门相关配套政策的鼓励和支持，只有这样，才能产生更多更先进的满足实战应用的新技术，进而拓展安全技术防范在公安业务工作中的应用范围与深度。

　　参考文献：

　　[1] 国外爆炸物探测与识别技术综述，黄魁，林远斌，吴腾芳，刘定，《爆破器材》，2007年3月刊，34-38。

　　[2]《国务院关于实施〈国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）〉若干配套政策的通知》，国发[2006] 6 号，2006年2月7日

　　[3] 科技部等六部门联合发布《国家技术创新工程总体实施方案》，《科技日报》，2009年7月22日

　　[4] Global Homeland Security, Homeland Defense & Intelligence Markets Outlook 2009-2018 ，Homeland Security Research Corporation

　　（同方威视技术股份有限公司）


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