在新冠肺炎疫情日趨穩(wěn)定的情況下，全國各單位都面臨安全復(fù)工和返工人員交通工作。對(duì)于安檢部門，如何在疫情防控階段確保復(fù)工后的交通運(yùn)輸業(yè)、重點(diǎn)單位安檢保障工作的同時(shí)盡可能避免工作中的感染風(fēng)險(xiǎn)，成為需要防范的重點(diǎn)。
新型冠狀病毒通常通過咳嗽和打噴嚏、與感染者密切接觸或接觸受感染的表面進(jìn)行傳播，其次通過嘴、鼻子或眼睛傳播。為了減少感染風(fēng)險(xiǎn)，民眾去公共場所時(shí)，除佩戴口罩外還要盡量減少接觸公共場所的公共物品和部位，減少和他人的接觸，要盡可能和別人保持一定的距離。安檢人員由于日常接觸人員多，感染風(fēng)險(xiǎn)比普通人群大，所以更要重視新型冠狀病毒感染的防護(hù)工作。除了在崗期間要規(guī)范佩戴口罩等防護(hù)用品外，還要做好日常清潔和消毒。因?yàn)榭赡芙佑|旅客或其物品，安檢人員尤其要注意手的衛(wèi)生，平常用洗手液或者流水洗手，每天至少兩次測量體溫。如果出現(xiàn)了可疑癥狀如發(fā)熱、咳嗽、呼吸困難、腹瀉、嘔吐、肌肉酸痛等，應(yīng)該立即停止工作，及時(shí)就醫(yī)，不能帶病上崗。
為了防止攜帶危害公共安全的違禁物，目前在機(jī)場和車站廣泛使用的安檢方式是讓旅客先通過金屬探測安檢門，如果安檢門報(bào)警則需接受手動(dòng)檢查。金屬探測安檢門可以檢出旅客隨身攜帶的金屬物品，然而這種方式的缺點(diǎn)也很明顯：一方面，只能檢測金屬物品，而對(duì)于陶瓷、塑膠、液體等材料的物體沒有識(shí)別能力，會(huì)漏掉非金屬違禁物，因此可能需要以手動(dòng)檢查作為補(bǔ)充；另一方面，金屬探測安檢門會(huì)報(bào)警但不能顯示物品形狀和準(zhǔn)確的藏匿位置，不具備識(shí)別物品-比如是無害的硬幣還是違禁的刀片-的可能，只能通過后續(xù)的手動(dòng)檢查來定位和識(shí)別物體。實(shí)際上，幾乎每個(gè)旅客都會(huì)有皮帶扣等隨身金屬物，旅客所戴的N95口罩也含有鋁塑條，部分旅客體內(nèi)還有植入金屬物。種種隨身攜帶的金屬物存在使得金屬探測安檢門基本都報(bào)警，之后幾乎百分之百的仍需手檢。而在手動(dòng)安全檢查時(shí)，安檢人員需近距離接觸旅客，從而增加了由于飛沫和密切接觸帶來了的感染風(fēng)險(xiǎn)。本文介紹的毫米波人體安檢儀能檢出金屬和非金屬的違禁物并準(zhǔn)確顯示其形狀和藏匿位置，方便識(shí)別物體，從而可以大大減少手檢工作的頻次，降低感染風(fēng)險(xiǎn)，守護(hù)安檢人員的健康。
毫米波人體安檢儀分主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種，前者工作原理和雷達(dá)類似，設(shè)備首先向人體輻射毫米波，然后通過接收器檢測人體反射的毫米波，從而對(duì)人體進(jìn)行成像。后者不主動(dòng)輻射，只是通過檢測目標(biāo)自身的毫米波輻射實(shí)現(xiàn)成像。相比較而言，主動(dòng)式毫米波系統(tǒng)分辨率更高，成像效果更好，環(huán)境適應(yīng)性也更強(qiáng)，不受溫度、陽光、周圍輻射源的影響，因此在安檢行業(yè)得以大量應(yīng)用。本文后面介紹的都是主動(dòng)式毫米波人體安檢儀。
毫米波人體安檢儀的分辨率與工作頻率相關(guān)，工作頻率較高的，波長更短，分辨率更高，不過器件成本也會(huì)增加。羅德與施瓦茨公司的R&S?QPS201毫米波人體安檢儀采用70-80GHz頻段的電磁波信號(hào)，分辨率可以到2mm。而采用低頻段信號(hào)的設(shè)備，其探測分辨率會(huì)受到波長的限制。例如38GHz的信號(hào)只能探測5mm的物體。對(duì)人體的電磁輻射安全，是射頻微波類設(shè)備的設(shè)計(jì)重要考察點(diǎn)。毫米波人體安檢儀對(duì)人體是非常安全的。首先，毫米波信號(hào)只能經(jīng)體表反射，而不會(huì)穿透人體，其次，毫米波人體安檢儀的發(fā)射功率很低，因此非常安全。以R&S?QPS201為例，其發(fā)射功率強(qiáng)度不到手機(jī)的千分之一，且持續(xù)時(shí)長僅有幾十毫秒。因此其電磁輻射非常低，完全符合世界各國的電磁環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)主動(dòng)式毫米波人體安檢儀向人體輻射毫米波時(shí)，有全電子掃描和電子加機(jī)械掃描兩種實(shí)現(xiàn)方式，前者的天線陣列是由數(shù)千個(gè)天線組成的二維大規(guī)模天線陣列，掃描方式是以全電子的方式進(jìn)行二維掃描，代表產(chǎn)品有德國R&S?QPS系列。后者的天線陣列是由少量天線組成一維電掃描天線陣列，然后通過機(jī)械移動(dòng)該一維天線陣來實(shí)現(xiàn)二維掃描，代表產(chǎn)品有美國L3的ProVision。由于采用二維大規(guī)模天線陣列，全電子掃描成本比較高，但帶來三大優(yōu)點(diǎn)：首先，電路的響應(yīng)速度遠(yuǎn)超過運(yùn)動(dòng)部件，比如R&S?QPS201的掃描時(shí)間僅有64毫秒，瞬間完成，即點(diǎn)即掃，沒有機(jī)械啟停過程；其次，沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，工作穩(wěn)定性得以大幅提升，大大降低故障風(fēng)險(xiǎn)，而且不需要定期校準(zhǔn)；最后，維護(hù)極為簡單方便。天線陣列是模塊排列鑲嵌結(jié)構(gòu)，模塊故障時(shí)僅需更換插入備用模塊即可，耗時(shí)僅幾分鐘，本地維護(hù)人員經(jīng)培訓(xùn)后就可以直接操作。全電子掃描的毫米波人體安檢儀工作原理如圖1。儀器的二維天線陣列（圖1的QPS Panel）發(fā)射天線依次發(fā)出毫米波信號(hào)到人體，經(jīng)受檢人（圖1的PAX）體表反射回面板。天線陣的所有接收天線同時(shí)測量信號(hào)分布情況，全部掃描所得的海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入信號(hào)處理單元和計(jì)算機(jī)，進(jìn)行相關(guān)成像運(yùn)算，并還原受檢人的體表特征。根據(jù)物體的反射率推算出物體形狀，反射強(qiáng)度。由人工智能算法輔助識(shí)別，找出不屬于人體部分的獨(dú)立物品。最后將可疑物的位置和形狀標(biāo)識(shí)在人體示意圖上（如圖2），該圖像不會(huì)顯示人體細(xì)節(jié)，以尊重個(gè)人隱私。如果在機(jī)器人工智能的基礎(chǔ)上加以遠(yuǎn)程人工判別，還可以對(duì)可疑物進(jìn)行進(jìn)一步識(shí)別。
圖 1. 在一次檢測中，發(fā)射天線逐一發(fā)射，而接收天線則每一次都全部同時(shí)工作。保證高效，高精度檢測
圖 2. 檢測結(jié)果顯示在人體示意圖上，以保護(hù)隱私
隨著射頻技術(shù)進(jìn)步和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成能力的提升，毫米波人體安檢儀的應(yīng)用推廣成為了行業(yè)新趨勢，該儀器適用于機(jī)場、重點(diǎn)單位的安檢工作。其優(yōu)點(diǎn)是很高的有效檢出率因此可大大減少手檢的頻次。首先檢測物品范圍大大增加，既可檢測金屬物體也可檢測塑料、陶瓷、液體等非金屬物體。其次，能精確細(xì)致顯示物體形狀、藏匿的位置，并將目標(biāo)物的形狀和位置標(biāo)示以人體示意圖方式顯示在安檢人員面前的屏幕上。如果旅客沒有藏匿違禁物品，可以允許直接通過，無需手檢；如果有藏匿違禁物，安檢人員根據(jù)示意圖，僅需檢查相關(guān)身體部位的物體藏匿情況而無需全身檢查。因而能極大地降低手檢接觸幾率，在提高安檢效率的同時(shí)顯著降低感染風(fēng)險(xiǎn)。本文以羅德與施瓦茨（Rohde & Schwarz）的QPS201為例來介紹毫米波人體安檢儀在安檢領(lǐng)域的應(yīng)用。羅德與施瓦茨1933年創(chuàng)立于德國慕尼黑，產(chǎn)品專精于射頻微波、毫米波方向，具有豐富的通信、軍工、航空、機(jī)場行業(yè)基礎(chǔ)，并在相關(guān)領(lǐng)域一直保持業(yè)界領(lǐng)先地位。在當(dāng)前的科技前沿：微波成像領(lǐng)域和智能識(shí)別領(lǐng)域，羅德與施瓦茨有高精度的測量方案設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，和獨(dú)特的高效算法軟硬件系統(tǒng)。R&S?QPS系列產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用在歐美數(shù)十個(gè)大中型機(jī)場的乘客安檢區(qū)，以及一些重點(diǎn)單位的安檢崗位。在中國，R&S?QPS201已經(jīng)通過中國民航總局安檢設(shè)備認(rèn)證，并已經(jīng)在開始部署到國內(nèi)機(jī)場。
圖 3 德國慕尼黑機(jī)場使用的R&S?QPS201毫米波人體安檢儀替代傳統(tǒng)的金屬探測安檢門
R&S?QPS201毫米波人體安檢儀的核心部件是兩塊高2.3米寬1.1米的測量面板，兩塊面板間隔1.5米以形成一個(gè)寬敞開放的測量通道，這對(duì)有幽閉恐懼癥的人是有利的。每塊面板內(nèi)含數(shù)千個(gè)收發(fā)單元和微型天線，構(gòu)成大規(guī)模天線陣列，并內(nèi)置了控制、處理和成像用的快速數(shù)據(jù)處理單元和高性能計(jì)算機(jī)。整體設(shè)計(jì)高度集成化，穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)提供兩種顯示終端：主顯示終端可供操作人員進(jìn)行操作并顯示，一般放置在安檢儀附近；輔助終端可以選配多個(gè)，可以靈活擺放，通常安置在各個(gè)手檢位旁，為手檢人員提供提示，如圖4。
圖 4 R&S?QPS201毫米波人體安檢儀
儀器的空間擺放方面，操作員與旅客可保持距離，無需近距離接觸（如圖3所示）；手檢顯示終端可以在網(wǎng)線長度內(nèi)任意放置。無論是旅客之間的距離，還是旅客與安檢人員的距離，均得到保證。工作方式：旅客按照儀器上的人像提示，面向主面板自然站立，雙腳和雙手略微分開。操作員點(diǎn)擊開始按鍵，只需64毫秒掃描就完成了，并伴隨著“叮”的一聲提示。受檢旅客聽到該聲音即可離開檢測區(qū)域。儀器很快就顯示出檢測結(jié)果，包括可疑物品數(shù)量以及隱匿位置。此時(shí)操作員根據(jù)檢測結(jié)果引導(dǎo)旅客：如果安檢通過，請(qǐng)旅客直接通過安檢區(qū)；對(duì)一部分旅客提示有可疑物存在，請(qǐng)旅客走到手檢位接受檢查。在手檢區(qū)域，手檢人員根據(jù)終端提示，對(duì)旅客相應(yīng)身體部位進(jìn)行檢查。因?yàn)橐呀?jīng)有部位提示，手檢目的更加明確，接觸時(shí)間更短。從儀器的工作機(jī)制可以看出，在安檢過程中：
●旅客可以戴口罩通過毫米波安檢儀，即便口罩上有金屬鋁條；
●安檢儀檢測時(shí)，操作員與旅客保持足夠距離；
●安檢儀的檢測結(jié)果具有極高準(zhǔn)確性，可以使手檢位大幅減少檢查概率；
●手檢