直线加速器_探测器系统在海关大型集装箱检查工程中的应用

直线加速器-探测器系统在海关

大型集装箱检查工程中的应用

张　敏　张道茹

(机械工业设计研究院无损检测工程所　北京　100089)摘　要　我院为某海关设计的电子直线加速器-探测器系统是用于检查大型集装箱货柜车的工程,它是全套引进当前世界先进的大型集装箱自动检查系统设备。该检查系统设备具有图像清晰、性能稳定,操作简单,维修方便,实用性强等特点。本文对其采用的技术原理、主要组成部分、主要特点作一简要介绍。

主题词　直线加速器　探测器　集装箱

1　技术原理

集装箱检查系统采用机械拖动装置以流水作业方式拖动集装箱货车进入密闭的扫描通道接受扇形高能X射线的扫描;由高灵敏的探测系统接收穿过集装箱后X 射线,强弱变化X射线被转换成电信号,再经计算机处理产生集装箱清晰的透视图像。使用图像处理技术对集装箱内的货物图像进行分析后,再与货主的报关单、装箱单的申报内容相比较,就能判断是否存在夹带、伪报等违法走私行为。

2　主要组成部分

集装箱检查系统核心设备是一套高能X射线实时成像的数字电视系统,由以下几个部分组成:电子直线加速器、固体探测器系统、集装箱货柜车传送系统、控制和图像分析计算机系统、安全防护系统。

2.1　电子直线加速器

X射线源由国际上技术比较成熟的电子直线加速器产生,加速器采用速调管作为微波源,获得能量为8M eV～9M eV,剂量率30Gy m in稳定X射线,经过准直形成30度张角宽5mm的扇形X射线,有利于获得清晰图像。采用层析技术使受射线扫描物体被照射时间可短至12.5m s。因此,每次扫描物体所受X射线剂量低于0125m GY,减少了检查时X射线对物品的影响。

加速器每天可连续工作15小时以上,电子直线加速器具有远距离诊断功能,将个人计算机连接控制台或经电话调制解调器作远程访问,其功能有:

1)运行期间监视和显示实时工作参数;

2)储存整个系统和安全联锁的历史;

3)储存主要参数最小值、最大值和平均值。

2.2　固体探测器系统

固体探测器系统由准直器和固体探测器阵列组成,准直器由600多块铅块组成,准直后的射线束在垂直方向的最大张射角为30度。利用交互式遥控技术,对3号准直器灵活校准,以达到准直器对准探测器的最佳状态。

固体探测器阵列由多个闪烁晶体紧凑排列成圆弧形,圆心落在射线靶上,以获得均匀图像。固体探测器晶体与光电二极管集成一体,有多个独立积分、校正、放大数字电路构成,数字电路每间隔极短的时间

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采样一次。该系统具有转换效率高、动态范围大、分辩率高、耐高强度X射线长期照射、易检测和维修的特点。

2.3　集装箱车传送系统

传送系统由三套拖动机构和机械电气控制站组成,三套拖动机构在通道内外轨道上流水式运行,通道的进口、出口处安装横向移动平台,使拖动机构自动转轨,作闭合式运行,拖动机构的运行速度由计算机控制,进程(拖车)的速度为30m m in,扫描速度为24m m in,空间回程为72m m in。

拖动机构的开动和定位、变速运动和匀速运动、拖动机构之间的协同的运行都由计算机发出指令控制,信号采用滑动托架电刷摩电式的传送技术。

传动系统采用多种专业技术:变频调速技术、液压升降技术、可编程控制技术、磁控传感器、光电传感器安全监控和计算机仿真图和状态表等。

拖动机构在通道的全进程为144s,扫描时间为40s,空车回程时间为58s。

拖动机构可拖动重60t无人驾驶的集装箱车匀速通过扇形X射线束,由计算机控制采样间隔,将对一部长40英尺的集装箱货柜车分割成5000多块,由计算机自动处理组成完整的集装箱车图像,完成线扫描的成像。

2.4　控制和图像分析计算机系统

2.4.1　计算机系统

主机是多CPU系统,包括:中央处理服务器、图像分析工作站、图像储存器、PCC过程控制器,通过网络总线和光纤接口联成计算机系统。

计算机的数据收集器由主控计算机系统组成,RAM存储4幅图像,无需通过中央处理服务器的图像生成,通过光纤以太网总线由计算机自动分配,直接送到四个图像工作站和图像储存器,响应速度快,从扫描开始到图像显示仅需12s。每套图像工作站可存储两幅图像,主机存储器可存放100幅图像,也可存到磁带海量存储器作永久保留,图像分析结果通过网上的彩色打印机和激光打印机打出图文并茂的彩色硬拷贝。

2.4.2　图像工作站

图像工作站为高分辩率和高性能的图像工作站,分辨率为1280X1024,以图像界面、窗口方式和下拉式莱单操作,提供31种优化实用的计算机图像处理功能和自动浏览全车的功能。

本系统配置4台用于网络联接的图像工作站。

2.4.3　实时全自动控制检查过程

本系统由主控计算机系统执行自动控制任务,其中主控台是人机联系对话的界面。

当主控台接收到拖动机构准备好的信号后,操作人员按下开始键,主控计算机接收到信号,并发出拖动机构前进的命令,拖动机构按计算机设定的速度将集装箱货柜车拖入通道内,当集装箱货柜车到达指定位置后,主控计算机发出防护大门的信号给主控台,操作员按下关门健,防护大门关闭,10s内加速器准备好,主控计算机发出扫描命令,操作人员按下扫描按钮,扫描开始(当录入员发现不可扫描货物时,录入员通过鼠标在工作站屏幕激活不可扫描健,主控台不可扫描灯亮,集装箱货柜车被拖动机构拖出扫描区)。扫描完成后,拖动机构将集装箱货柜车拖出扫描区,此时防护大门自动打开,主控计算机发出放行命令,主控台操作人员按下放行健,拖动机构将集装箱车拖出通道外。这是受检车辆在通道内运行的全过程,所需时间为2.5m in,车辆驶离通道外等候图像分析结果,一般

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需要3m in左右,发现可疑走私车辆,图像分析员需要用特殊功能检查,也只需10m in完成。

数据管理系统由一台高性能图像工作站和状态终端组成,具有监视系统的运行状态故障诊断功能,通过点阵打印机将故障情况打印出来,方便技术人员检修。

主机采用多任务、多用户的U n ix操作。

2.5　安全防护系统

1)主控台插有三把联锁钥匙,开机时三把联锁钥匙同时打开,当需要进入通道、加速器、探测器室时必须将三把联锁钥匙拔出,这时系统不可能发出射线。

2)主控台设有紧急停机按钮,当发现人员误入通道或异常情况,按下紧急停机按钮,避免恶性事故发生。

3)通道内多处安装紧急停机开关和拉绳开关、逃生开门开关、声光报警器等。

4)加速器、探测器检查通道采用大体积的钢筋混凝土建造。

5)防护大门采用悬挂双扇对式结构,每扇门扇重24t,由链条和马达驱动,变频器控制,门边设有光电安全边缘防夹装置,可实现安全运转。并有效防止射线泄漏,达到与公众场所完全隔离的目的。

6)系统安装24套摄像头12个监视器的闭路电视系统,对通道内外的场所进行监视。

7)系统安装18个有线电话通讯,方便每个岗位的联系。

3　系统的特点

集装箱检查系统采用的先进技术,具有图像清晰、性能稳定、操作简单、维修方便、实用性强等优点。具体表现在如下的方面:

3.1　穿透力强

在X射线能量8～9M eV,剂量30Gy m in,最大穿透能力:320mm(钢板)。

检查通过量高

每小时检查20～25辆。

3.2　计算机图像响应时间快

系统从扫描开始到图像工作站显示图像止仅需12秒时间。原始图像在过程控制PCC已经生成,应用光纤网络分两路送给中央处理服务器和图像工作站。

3.3　图像处理功能优化实用

系统提供31种处理功能,采用下拉式菜单操作,提供放大、灰度级开窗、伪彩色、边缘增强、边缘提取、对比度改善、自动增强等功能,操作实用可靠。

3.4　主控台直观易操作

主操作台功能完善,直观易操作。控制台设有设备部分的电源显示灯、故障显示灯、联锁开关、操作按钮、紧急停机按钮,设有车辆在通道运行的情况显示灯、射线源发射显示灯、大门开关显示灯,紧急停机显示。操作员在操作台对系统运行情况一目了然,非常直观实用。控制台还设有闭路电视监控系统和有线通信系统。

海关配备大型集装箱自动检查系统,从根本上结束了大型集装箱检查仅靠人工的历史,改善了海关工作人员的工作条件,对走私违法活动有重要的威慑力量,同时也标志着海关监管工作迈向现代化。

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