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毫米波安检“上位”,人类的安全防护又多了一种可能

2019-12-23
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凌晨六点,北京大兴机场的安检处,睡眼惺忪的出差党们已经整装待发,和以往每一次出行有些许不同,这次他们没有如同小羊羔一样,被安排到同性别的手检员那里,而是被提示站进了一个如同淋浴间的仪器中。


旁边的电脑屏幕上,乘客身上的所有物品被360度地呈现出来。


这并不是什么高科技演习现场。



在不少海关、机场等组织,甚至冬奥会组委会的招标文件上,毫米波安检扫描设备这一品类出现的越来越多。也就是说,未来观看比赛、乘坐火车、参加会议,甚至只是简单地上下班,可能人人都要先接受毫米波的检验。


新技术的引入,会给公共安全带来怎样的影响,既与每个人休戚相关,也是技术国产化浪潮中的一抹重要剪影。


安检简史:

每一次掺着血和泪的技术进阶


和许多预防性技术不同,安检模式的每一次进步,都伴随着惨烈和血腥。


回顾人类历史发展史上的每一次技术迭代,无不是由一系列安全事件驱动的。


从最早的违禁物品安检门——阿房宫的 “磁石门”,就是因为荆轲刺秦发生之后,秦始皇三十五年(前212)重建宫殿时,特意加上去的。这座北阙门“累磁石为之”,并且成为外国人专供,依靠磁石与铁制兵器的反应来搜身。



当然,现代人熟悉的“人工检查”也是必不可少的。这时靠的就不是技术了,而是简单粗暴,但是有效。进入城郭等日常操作就略过不提,在科考中一旦不小心被秀才们夹带私货混了进去,当期考官和考生被处死或流放也是常规结局。所以在考试前,一场“细致到菊花”的安检就必不可少。如果现代人穿越回古代想参加“高考”,先要掂量下自己的小身板,在乍暖还寒的三月被扒的只剩一件深衣,光着脚拎着鞋被安检皂隶摸个通透,能不能受得了这份罪……


电磁时代


和“磁石门”类似,在被引入现代常见的“安检门”之前,金属探测技术其实早就已经存在了,只不过多是用于工矿业,检查矿产的纯度,亦或是放在织布机上,避免断针卷入布料破坏机器。


真正进入到安检领域,还要到上世纪70年代,一系列民航劫机事件发生之后。


光是1969年一年,全世界就发生了82起劫机事件,其中影响最大的美国在1970年开始设置空中警察,不过真正防范风险还得从地面抓起,所以1972年,美国联邦航空局FAA就要求所有航空公司开始对旅客和行李进行安检。


亡羊补牢,未为晚矣。于是,“大羊圈”模式正式登上历史舞台,也开启了一系列现代安检科技的迭变。


所谓“大羊圈”模式,就是第一道安检线检查所有行李,完成值机等手续后,再由第二道安检线(也就是机场安检区)完成手提行李和人身检查。这块离港安全区域,也就是“羊圈”啦。


今天在众多机场、高铁站等公共场所,还能看到这种设置,旅客们如同小羊羔一样排排站,等候安检门、手持探测仪、搜身等一系列考验。



这一阶段,主要是电磁感应,即金属探测技术的天下。


安检门通过红外对射感应器对身体进行探测,探测到身体上带有金属物品的位置相应的区域报警灯就会报警闪烁,并发出警报声音。


手持金属探测仪的原理也基本类似。每个经历过早高峰地铁安检的同学,想必都会对这一技术发出疑问,乱报警、低效率,还识别不了非金属和其他危险品,这种安检真的有用吗?


虽然有其局限性,但这已经是公共场所安检系统的最佳通用解决方案了。


X光时代


安检真正迈上一个新台阶,从X光技术的引入开始。


其是利用X光射线穿透物品,将穿透物品所得信号传送到处理器上进行信号处理,最后传输到控制器把信号在显示视器上显示出来,安检员根据显示出来的图像进行判断物品是不是为违禁物品。


是不是很熟悉?没错,这就是今天在机场、地铁、高铁等地方都能见到的柜台式安检。


一开始,X光安检机主要是在国外应用。直到1983年的“卓长仁劫机事件”,以及90年代多起大陆劫机,驱动中国民航开启了全面“流程改造”,托运行李全部过检。


当然,犯罪分子搞事的能力也在不断进阶,比如1988年的洛克比空难直接炸机,就要求安检系统能够对爆炸物进行检测。2006年有人在英国计划用液体炸弹炸毁十架飞机,以及911事件,都对安检仪器的连续检测、分辨能力等提出了更高的要求。



于是,更高级的X射线CT检查仪开始上岗。相比于行李X光安检机,它对危险品的检出率更高。


不仅能够提供过机行李的彩色高清二维图像、CT切片图像和三维立体图像,还可以利用过机物品密度和有效原子序数等信息,实现对多种违禁品的自动预警识别、判图查验。如今已成为各国重要机场的标配。


毫米波时代


安检系统已经层层设防,可惜道高一尺魔高一丈,犯罪分子也不是省油的灯。2009年圣诞节期间,一个尼日利亚人就通过裤裆藏高性能炸弹的方式,成功混上了飞机,差点将美国西北航空公司253次航班给炸了。


危机虽然被及时发现并解决了,但如何防止有人在身上隐藏物品来搞事,又不能对人体造成损伤,成了公共安检的新难题。


于是,毫米波人体成像系统开始在全世界的航空领域投入使用。


毫米波不仅可以探测金属,还可以探测非金属、爆炸物等。而且可以对平常衣物的穿透能力进行成像,从而确定被检查人体体表是否藏匿嫌疑物品。相比X光安检仪,毫米波发射功率不及手机电磁波辐射的千分之一,更容易在人身检查上被大众所接受。


(左图x射线安检仪的成像,右图为毫米波安检仪的成像)


变局中的全球安检产业


回顾安检技术的进化史,会发现一些习以为常的事物正在被改变着:


首先,技术前瞻性正在变强。设备升级不再是单纯在特定安全事件发生之后才开始被动防御和升级,而是更具备前瞻性。比如2009年裤裆炸弹事件爆发之前,荷兰阿姆斯特丹史基浦机场就已经在2007年安装了世界第一台毫米波设备。


未来“魔高一尺道高一丈”,主动出击防范安全风险,将会进一步加快安检设备的周期性迭代。


另外,AI和物联网的加入,让智能安检得以作为整体解决方案,打破各环节“信息孤岛”的状态。尤其是结合智慧城市等数字化网络之后,“大安检”,即联检概念开始兴起,将安检、海关、检验检疫、公安、城铁等全链路业务整合设计,加上自动识别危险物、人脸识别、系统接口智能管理等AI算法的加持,在潜移默化之中提升着安检的整体效率。



在这种趋势下,中国科技力量也不再甘于只做“小学生”,像以往那样以欧美经验为主导,而开始主动迭代和输出自有解决方案。


比如在毫米波设备上,就一改上世纪X射线安检设备国外厂家独大的局面,同时跟进了相关准入标准,来引导国产市场的自主研发成长。在分层系统解决方案中,上海虹桥、北京大兴机场等也成为先进技术支持的标杆。


新形势下,

物理安检需要重新确立哪些尺度?


从事故驱动、政策引领、海外主导、单点升级,到如今的国产化、数字化、网络化,安检技术正在围绕人这一安全尺度,来重整自身。


运用了二十多年的X光安检机到毫米波设备的迭代,也蕴含着极大的商机。当然,传统产业升级思路也不断被智慧城市发展时期所锻造着。


在毫米波设备的上位过程中,有几个关键点可能是最被关注的:


1.安全性。安检系统设计等的第一奥义就是安全,这意味着必须有高可信的软硬件工程支撑。不仅技术上要自主可控,还需要针对中国自己的违禁品库进行针对性的识别算法训练,国产化毫米波设备将迎来爆发期。



2.性价比。每一代安检技术的普及,都离不开性能和价格的权衡与博弈。国产设备固然在造价上拥有毋庸置疑的优势,但毫米波技术还依赖于集成电路版图、传感器组件、深度学习算法、成像技术等一系列的知识产权支撑,中国安检设备厂商如何顺利突破这些困难关卡,市场孵化和政策引导都必不可少。


3。可扩展。前面提到,安检正在从被动防御走向主动预判,这就要求安检系统的设计者能够对未来国际形势、行业演变、技术发展、产业需求走向等,有充分的研究和预判,从而在系统研发时在技术更新上留有灵活的扩展接口,来降低快速更新的隐形成本。


暴力袭击,是一个从古至今都令全社会为之沉痛的话题。而安检技术的每一次进阶,都是在将人的安全尺度,向前推进一步。


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