自动化智能安检系统设计及技术分析

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摘要：随着机场旅客吞吐量的快速增长，传统安检模式已难以满足高效安检的需求。本文针对民用机场的智能安检系统展开研究，详细阐述系统的总体设计、安检流程功能划分，分析技术难点及解决方案。皆在通过自动化与智能化技术提升机场安检效率与安全水平，为智慧机场建设提供技术支持，优化旅客体验。

关键词：智能安检系统；安检流程；智能化

作者：付金科

范德兰德物流自动化系统（上海）有限公司

一

引言

近年来，机场旅客吞吐量呈现快速增长态势，尤其在高峰时段，旅客排队待检现象频繁出现，巨大的客流量对安检通道造成巨大压力，传统安检模式已难以满足旅客日益增长的出行需求。在传统安检模式下，各安检环节主要依靠人工操作，工作人员需协助旅客搬运沉重行李，还要整理并搬运旅客使用后的空框至安检系统导入口。在通道繁忙时，安检人员一次性搬运的行李框重达数十斤，且一天需重复搬运上百次，高强度的搬运工作使安检人员承受极大压力。

在民航局及各省政府大力倡导智慧机场、四型机场[1]（绿色、人文、平安、智慧）以及数字枢纽建设的背景下，机场致力于提升服务水平和旅客安检体验。同时，随着人工智能技术的飞速发展，基于自动化智能的安检系统展现出广阔的应用前景。在此趋势下，智能安检系统应运而生。该系统能够优化机场旅客随身行李的安检流程，为旅客提供更便捷、高效的过检体验，从而增强机场的竞争力。近年来，智能安检系统已在国内外众多机场得到广泛应用。

图1 机场旅客流程图

智能安检系统广泛应用于民用机场，同时也应用于有人员安检需求的货运机场及其它安检场景。在民用机场中，该系统主要用于国内、国际旅客的出发、中转以及重要旅客的安检通道。其应用范围涵盖机场旅客流程[2]的安检环节，包括旅客安检和随身行李安检，具体如图1所示。本文聚焦于智能安检系统在民用机场的应用，详细阐述系统的总体设计、功能与流程划分，以及技术难点与解决方案。

二

智能安检系统需求分析与技术实现

1.智能安检系统的需求分析

机场、火车站等公共场所为确保安全，通常会对旅客进行安检。旅客在机场接受安检时，会取用空的行李框，将随身行李放入其中。随后，装有行李的行李框会被传送至安检机进行检查。目前，设置了独立的旅客检查区和行李检查区，分别对旅客和行李进行检查。然而，这种模式下，旅客与行李之间缺乏绑定关系。一旦行李在安检过程中出现问题，将无法快速追踪问题行李的来源，从而带来一定的安全风险。因此，对智能安检系统提出了新的需求：建立旅客与行李的绑定机制，以实现快速溯源，提升安检效率和安全性。

2.智能安检系统的技术架构与功能实现

智能安检系统是人工智能技术、信息技术和自动化技术在旅客安检领域的深度融合与创新应用。通过人脸识别技术获取旅客信息，并将行李框与旅客信息进行绑定，实现人与框的精准对应，从而建立旅客与行李之间的绑定关系。一旦行李出现问题，安检系统能够迅速、准确地追踪问题行李，有效降低安全风险。

在安检过程中，安检系统全程利用自动传输和分拣设备对行李进行分类处理。安全行李由旅客自行提取，空框则通过自动拆框设备返回安检线入口，实现循环利用。对于可疑或高危行李，分拣设备将其分流至拆包区或高危区，在复检线开包台进行开包检查和复检。检查完成后，空框同样通过自动拆框设备返回安检线导入口，继续循环输送。

三

智能安检系统设计

基于传统安检模式的局限性分析以及智能安检系统的需求探讨，本文进一步设计了一套智能安检系统（如图2），以满足高效安检和安全保障的需求。该系统围绕旅客与行李绑定、自动化传输、可疑行李分流以及空框循环利用等核心需求展开设计，涵盖了硬件架构、软件功能和业务流程的全面规划。通过整合人脸识别、RFID技术、PLC控制等先进技术，系统实现了从置物到回框的全流程自动化与智能化管理，显著提升了安检效率和安全性，同时优化了旅客的过检体验。以下将详细介绍智能安检系统的设计细节及其组成部分。

图2 智能安检系统总计设计示意图

1.安检系统技术概述及流程划分

智能安检系统通过集成多项先进技术，不仅具备基本的行李框输送功能，还实现了高效运行，实现了旅客安检流程的自动化与智能化管理。首先，系统与安检信息管理系统[3]对接，获取已验证的旅客身份信息及人脸识别图像，并通过人脸识别技术为主、辅以登机牌扫描和证件识别的方式，确保旅客身份信息的准确获取与确认。其次，系统整合了行李框RFID技术[4]、PLC控制和输送机系统，实现行李框的自动识别、输送、跟踪以及安全和可疑行李的自动分拣与循环输送。此外，基于网络、IT和软件开发技术，系统能够将旅客身份信息与行李框RFID信息、行李实拍照片、安检机扫描图像以及人工查验和复检结果等进行关联绑定、存储、检索和数据报告，为突发事件的快速追查提供有力支持。最后，通过设备监控模块，系统实现了对自动化智能安检系统的运行控制、状态信息管理和实时监控。

智能安检系统的工作流程可分为七个核心环节，如图3所示。首先，旅客在完成前序安检身份验证后进入智能安检线，按操作提示将随身行李放入行李框并推入输送线。随后，行李框通过控制系统在安检系统内传输，并进入安检机进行安检判读。根据判读结果，系统将可疑行李、高危行李和正常行李分别分流至开检区、高危区和提取区。安检操作员对开检行李进行人工检查，并将其送入复检流程。旅客随后从智能安检线提取安全行李，空框则进入回框区，经自动堆叠、收集和拆分后，返回下层输送线置物台，完成循环利用。通过这种全流程的自动化设计，智能安检系统显著提升了安检效率和安全性，同时优化了旅客的过检体验。

图3 智能安检系统的具体业务流程

2. 置物流程划分

整个置物流程在置物台上进行，其控制逻辑及原理如图4所示。首先，旅客到达智能安检线的置物台区域（步骤1）。随后，系统通过人脸识别或登机牌/身份证扫描进行身份识别（步骤2）。

图4 置物逻辑流程图

若人脸识别成功，系统提示旅客将随身行李放入指定的空行李框；若人脸识别失败，则提示旅客使用登机牌或身份证进行扫描。只有在身份识别成功后，旅客才可继续操作，否则系统会发出警告。

接下来，置物台上的RFID检测装置会识别行李框上的RFID标签（步骤3）。若标签无法被正确识别，系统将发出警示报警，提示旅客更换行李框，直至识别成功。识别成功后，系统将旅客信息与行李框进行绑定，并将绑定信息记录在系统中，用于后续的安检、开包及追溯过程。值得注意的是，同一旅客可绑定多个行李框以满足多件行李的需求，但每个行李框在同一时刻只能被一个旅客绑定，且之前的绑定信息会自动解绑。

完成绑定后，旅客将随身行李放入行李框，并将行李框推入输送线（步骤4）。此时，置物台上的阻挡设备会根据人框绑定状态进行控制（步骤5）。只有在人框信息绑定成功后，阻挡设备才会解除约束，允许行李框进入输送线。当行李框完全离开置物台后，阻挡装置会自动恢复到初始位置，准备迎接下一个行李框的操作。

3. 传输流程划分

传输流程是智能安检系统中行李框及其内行李的自动传输过程，从置物台开始，贯穿整个旅检线。具体而言，行李框在置物台被推入输送线后，与主线输送带合流，正式进入传输阶段。随后，行李框沿着输送带自动传输至安检机，进行安全检查。安检完成后，行李框根据安检结果被传输至分流段，准备进行下一步处理。对于需要进一步检查的行李框，系统将其传输至开包台，由安检人员进行开包检查。开包检查后的行李框，根据需要重新导入输送线进行二次安检。当旅客提取行李后，空行李框通过下层输送线自动返回至置物台，准备进入下一轮使用。

传输线体分为上下两层。上层输送线用于输送装有行李的行李框，完成安检流程；下层输送线则用于空行李框的返回，实现循环利用。整个传输过程由控制系统自动执行，无需人工干预，确保了传输的高效性和准确性。

4. 安检、分流&开检流程划分

安检、分流及开检流程开始于安检机之前的RFID读码和高拍相机区域，其控制逻辑及原理如图5所示。首先，行李框在进入安检机之前，由RFID装置检测并识别其标签信息。随后，控制系统触发高拍相机对行李进行拍照，并将照片与行李框信息绑定，管理系统通过接口接收并存储这些照片至数据库。若拍照失败，行李将直接按照可疑行李流程处理。

图5 安检、分流&开检逻辑流程图

接下来是安检结果处理阶段。管理系统接收安检机的安检结果和照片后，根据安检结果执行后续流程：若检测到高危信号，分流设备将行李框输送至高危区域；若为可疑信号，则将行李框输送至拆包开检区域进行人工开包检查及复检；若为安全信号，分流设备不动作，行李框继续输送至空框回流区域，同时系统解绑行李框标识信息与旅客身份信息，等待旅客提取行李。

在旅客提取行李后，空行李框将自动运输至指定位置，准备进入下一个流程。这一流程的安全机制要求，只有在旅客身份信息与行李框标识信息成功绑定后，行李才允许进入安检区，从而提升了安检系统的安全性，并为系统追踪[5]旅客提供了便利。

5. 提取流程划分

提取流程是智能安检系统中旅客提取经过安全检查合格行李的关键环节，其流程从安全行李抵达旅客提取区开始，其控制逻辑原理如图6所示。具体而言，经过安检确认安全的行李被自动输送至提取区域，等待旅客领取。当旅客在提取区成功提取行李后，空行李框随即进入空框检测区域，准备进入后续的回框流程。这一过程通过自动化控制实现了高效、有序的行李提取与空框回收，确保了系统的连续运行。

图6 提取逻辑流程图

6. 回框流程划分

回框流程是智能安检系统中实现行李框循环利用的重要环节，其从空框到达空框检测区域开始，主要包括空框检测和空框回收两个环节，其控制逻辑原理如图7所示。在空框检测阶段，空框进入检测区域后，3D相机实时拍摄空框照片，并与系统中存储的标准空框照片进行比对。若比对结果为空框，控制系统将信息反馈至阻挡装置，使其切换至放行状态，空框随后进入堆叠设备；若检测到空框内有滞留物品，阻挡装置则切换至阻挡状态，同时区域指示灯亮起，提示工作人员进行人工处理。

图7 回框逻辑流程图

在空框回收阶段，检测成功的空框依次自动进入收集装置。该装置不仅能够稳定接收自动流入的空框，还支持人工批量放入，并具备拆分功能，可将堆叠的空框逐一拆分为单个空框。拆分后的单个空框通过回流输送线传输至置物台下方的取框口，实现行李框的循环利用。整个过程减少了人工干预，提高了系统的自动化程度和运行效率。

四

技术难点及解决方案

1. 自动堆框与拆分

在传统安检场景中，如机场、火车站等，旅客需在安检机旁取空行李框，将随身行李放入框内，随后行李框进入安检机完成安检。安检完成后，旅客从行李框中取出行李，留下空框。安检工作人员需收集这些空框，将其堆叠并搬运至安检机前端。旅客再从堆叠的空框中逐一取框放置行李，这一过程降低了安检效率。鉴于智能安检系统实现自动化的迫切需求，设计自动堆框与拆分装置成为本次系统设计的技术难点。

普通常规行李框无法满足自动堆叠与拆分的要求，为此，在智能系统设计中，针对自动堆叠与拆分的功能及技术特性，专门研发了适配的行李框。同时，在堆叠与拆分装置的导入段增设导向机构，成功实现了行李框的自动堆叠功能。新研发的行李框侧面增加了加强筋结构，堆叠后能保持一定间隙，便于自动拆分。装置内配备了电动支撑单元，可根据程序设定实现行李框的自动拆分。此外，装置内还配置了多组检测传感器，既能实现自动堆叠，也可根据实际应用切换为手动堆叠模式。

2. 空框检测

空框检测装置显著提升了安检人员的工作效率，使其无需时刻关注空框状态，也无需手动搬运空框至输送线。准确检测空框是本次系统设计的关键，对后续空框的自动堆垛与拆分环节至关重要。为攻克这一难题，在系统开发前期，调研了多种检测方案。最终，综合运用视觉技术和软件算法，使装置能够在机场不同环境工况下稳定识别空框。经过反复测试验证，目前空框检测的正确率稳定保持在97%以上。空框自动识别装置能够精准识别行李框内的物品是否已被旅客取走，并在探测到可能遗落的物品时，自动启动阻挡装置进行物理阻挡，防止行李框误入空框回收装置。

五

结论

本文对民用机场智能安检系统进行了深入研究，分析了传统安检模式在旅客流量增长背景下的不足，以及智能安检系统提升安检效率与安全性的必要性。研究详细介绍了智能安检系统的总体设计，其基于人脸识别、RFID、PLC控制等实先进技术，实现了自动化与智能化运行管理，优化了从置物到回框的全流程，并强调了旅客身份与行李绑定的重要性。针对技术难点，本文提出了自动堆框与拆分装置、空框检测装置等创新设计，有效提升了系统的自动化程度和可靠性。研究不仅展示了智能安检系统在提高机场安检效率、优化旅客体验和增强安全性能方面的优势，还为未来机场安检系统的进一步发展提供了参考，有望在更多机场推广应用，为旅客带来更安全、便捷的出行体验。

参考文献:

[1]刘成肖.四型机场评价方法之探讨[J].中国设备工程,2023,(04):249-251.

[2]曹燕.民航运输旅客流程的优化研究[D].南京:南京航空航天大学,2005:5-10.

[3]吴磊.航空货运安检信息管理系统分析[J].通讯世界,2020,27(05):60-62.

[4]陈卓.RFID技术在民航行李运输中的应用[J].中国航务周刊,2023,(34):69-71.

[5]曾学.机场行李处理系统中的行李检测与跟踪[D].昆明:云南大学,2010:10-12.

———— 物流技术与应用 ————

编辑、排版：王茜

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