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兩米見(jiàn)方,兩米來(lái)高,看上去像一臺(tái)X光機(jī),往它前面一站,轉(zhuǎn)個(gè)身,一秒鐘就完成了安檢。這就是被動(dòng)式毫米波成像安檢設(shè)備。日前,在第13屆北京發(fā)明創(chuàng)新大賽上,由中國(guó)航天科工二院25所研發(fā)的被動(dòng)式毫米波成像安檢設(shè)備獲得了金獎(jiǎng)。
不用安檢員貼身檢查“911事件”以后,世界各國(guó)對(duì)安防需求日益提升,各個(gè)國(guó)家都在全力發(fā)展各類安全防范技術(shù)產(chǎn)品,安檢系統(tǒng)便是其中重要的一類。如今,安檢系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于奧運(yùn)會(huì)、博覽會(huì)等大型活動(dòng),以及地鐵、高鐵、機(jī)場(chǎng)等交通運(yùn)輸系統(tǒng)中。
作為大型央企,中國(guó)航天科工二院專注安防領(lǐng)域的技術(shù)產(chǎn)品研發(fā),下屬上市公司先后圓滿完成了北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)等安??萍枷到y(tǒng)建設(shè)和保障任務(wù)?!霸?010年世博會(huì)之后,二院對(duì)安保產(chǎn)品提出了更高的要求,我們結(jié)合市場(chǎng)需求對(duì)安檢產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)想了更多的辦法?!北粍?dòng)式毫米波成像安檢設(shè)備主任設(shè)計(jì)師趙崇輝對(duì)記者說(shuō)。
趙崇輝所在的二院25所在雷達(dá)及光電成像探測(cè)領(lǐng)域具有技術(shù)優(yōu)勢(shì),光電產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于靶場(chǎng)測(cè)量、海洋執(zhí)法、安防監(jiān)控、森林防火等領(lǐng)域,受到用戶的普遍好評(píng)。經(jīng)過(guò)深度對(duì)接,趙崇輝和同事系統(tǒng)評(píng)估了現(xiàn)有的安保系統(tǒng)。他們發(fā)現(xiàn),以目前普遍采用的人員安檢系統(tǒng)為例,基本都是X射線物品探測(cè)儀+金屬安檢門+安檢員手持金屬探測(cè)棒的方式實(shí)現(xiàn)安檢。這套系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是多道防線分布,安全性較高,但缺點(diǎn)也非常明顯,人員平均通過(guò)時(shí)間較長(zhǎng),效率低,并且由于安檢員手持探測(cè)棒需貼身檢查,經(jīng)常出現(xiàn)隱私糾紛。
有沒(méi)有一種安檢方式,可以既不用安檢員貼身檢查,又能精確發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)物品呢?研究人員想到了毫米波。當(dāng)時(shí),他們正在研發(fā)一套毫米波測(cè)雨雷達(dá)設(shè)備,可以應(yīng)用于水利防汛抗旱?!凹夹g(shù)是可以遷移的,我們立即投入了研發(fā)。”趙崇輝說(shuō)。沒(méi)有電磁輻射一秒轉(zhuǎn)身完成安檢趙崇輝說(shuō),毫米波是一種波長(zhǎng)較短的電磁波,相比長(zhǎng)波,具有測(cè)量精度更高、帶寬更寬、信息傳播更豐富等優(yōu)點(diǎn)。如今,我國(guó)正在全面建設(shè)的5G移動(dòng)通信就廣泛應(yīng)用了毫米波技術(shù)。
在安檢領(lǐng)域,毫米波設(shè)備主要分主動(dòng)式和被動(dòng)式兩條技術(shù)路線。前者是設(shè)備主動(dòng)發(fā)射毫米波到被檢查的人和物品上,然后接受反射回來(lái)的信號(hào)并進(jìn)行分析檢查。近年來(lái),基于該技術(shù)的人體掃描成像安檢系統(tǒng)已經(jīng)形成了市場(chǎng)化產(chǎn)品。而后者則是被動(dòng)接收人體、物品釋放的輻射毫米波信號(hào),利用物體輻射特性不同的特點(diǎn)加以區(qū)分。
2012年,趙崇輝和同事們研發(fā)的第一臺(tái)毫米波安檢設(shè)備“出爐”。嚴(yán)格地說(shuō),這是一臺(tái)原理樣機(jī),主要用于驗(yàn)證技術(shù)原理,評(píng)估應(yīng)用可行性,采用了當(dāng)時(shí)比較成熟的主動(dòng)式毫米波檢測(cè)技術(shù)。“不過(guò),我們發(fā)現(xiàn)它的報(bào)錯(cuò)率還是有點(diǎn)高,必須加以改進(jìn),另外主動(dòng)式毫米波安檢技術(shù)的缺點(diǎn)也非常明顯。”趙崇輝告訴記者,因?yàn)槭侵鲃?dòng)發(fā)射毫米波,所以存在一定的輻射,盡管輻射劑量低于一部手機(jī)。事實(shí)上,國(guó)外反對(duì)主動(dòng)式毫米波安檢設(shè)備的呼聲一直很強(qiáng)烈,“我們未來(lái)肯定是要把產(chǎn)品投放到市場(chǎng)的,必須重視用戶的意見(jiàn)。”
于是,科研人員采用更加安全的被動(dòng)式技術(shù)?!败浖覀冏约簩?,部分小的硬件我們自己在車間里加工,夜以繼日全力攻堅(jiān)。”趙崇輝說(shuō),到2014年初,首臺(tái)被動(dòng)式毫米波安檢設(shè)備研發(fā)成功,從根本上解決了虛影報(bào)錯(cuò)率高的問(wèn)題。隨后,團(tuán)隊(duì)再接再厲,改進(jìn)了軟件算法,并對(duì)設(shè)備外形設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。目前已完成了第三代安檢產(chǎn)品的研發(fā)。
在25所的一處實(shí)驗(yàn)室,記者見(jiàn)到了這套被動(dòng)式毫米波成像安檢設(shè)備。在它前端是一個(gè)半米見(jiàn)方的安檢平臺(tái),后端則是安檢工作人員監(jiān)控工位,裝有顯示屏等設(shè)備。“您放心,它不會(huì)釋放任何電磁波輻射?!壁w崇輝對(duì)記者笑道,由于采用了被動(dòng)毫米波,絕對(duì)無(wú)輻射,不會(huì)危害人體健康。同時(shí),成像速度快,一秒鐘可以拍兩幅畫面,每個(gè)人的成像時(shí)間不超過(guò)一秒鐘?!澳厦嬉徽?,轉(zhuǎn)個(gè)身,就完成安檢了。”
記者了解到,這套設(shè)備如果安裝在公共場(chǎng)所,實(shí)際客流的通過(guò)效率將是采用手持式安檢設(shè)備的兩倍。趙崇輝說(shuō),這套被動(dòng)式毫米波成像安檢設(shè)備的安檢效果也非常好。通過(guò)將場(chǎng)景輻射信息轉(zhuǎn)換成灰度圖像顯示,利用物體輻射特性不同的特點(diǎn),從圖像中區(qū)分不同物品,可以檢測(cè)人體攜帶的金屬和非金屬物品,如爆炸品、毒品、槍支、刀具、光盤等隱匿物,其識(shí)別范圍遠(yuǎn)大于金屬安檢門等現(xiàn)有安檢設(shè)備?!拔覀冏鲞^(guò)測(cè)試,分辨率可以達(dá)到厘米級(jí),小水果刀之類的危險(xiǎn)品,肯定逃不過(guò)它的‘火眼金睛’?!?/span>
小型便攜改造
實(shí)現(xiàn)靈活布點(diǎn)安檢
盡管在第13屆北京發(fā)明創(chuàng)新大賽中獲得了金獎(jiǎng),但被動(dòng)式毫米波成像安檢設(shè)備研發(fā)并未就此止步。趙崇輝告訴記者,目前設(shè)備還存在幀頻較低、體積仍然較大等不足。“我們正在與高校合作,將安檢成像視頻化,打造基于毫米波的視頻成像探測(cè)器。到那時(shí)候,安檢成像速度可以達(dá)到每秒40到50幅圖,不僅效率可以提升,也有助于發(fā)現(xiàn)更隱匿的危險(xiǎn)品?!?/span>
在設(shè)備小型化改造上,未來(lái)的目標(biāo)是把體積縮小到現(xiàn)在的九分之一。這樣一套安檢設(shè)備裝在皮卡車甚至SUV車?yán)锞湍芾?,裝在一輛手推小板車上就能移動(dòng),架起來(lái)就能用,可以實(shí)現(xiàn)靈活布點(diǎn)安檢。
民用產(chǎn)品最終是要走向市場(chǎng)的,被動(dòng)式毫米波成像安檢設(shè)備也不例外。記者了解到,未來(lái)整個(gè)團(tuán)隊(duì)將圍繞這款產(chǎn)品走雙創(chuàng)之路。25所雙創(chuàng)項(xiàng)目主管周東杰告訴記者,將借助中國(guó)航天科工集團(tuán)這個(gè)大平臺(tái)進(jìn)行推廣,“科工集團(tuán)有一整套支持我們所有下屬單位開(kāi)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的政策措施,根據(jù)創(chuàng)新成果的特點(diǎn)、創(chuàng)業(yè)的不同階段給予不同的資金和政策鼓勵(lì)?!?/span>
周東杰對(duì)記者說(shuō),如果未來(lái)產(chǎn)品達(dá)到一定市場(chǎng)規(guī)模,還可以引入外部資本,“這方面,跟民營(yíng)企業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)是一樣的?!?/span>