光電傳感器在機場物流領域的應用

李曉波

（南通大學 理學院，江蘇 南通 226019）

1 引言

近年來我國航空運輸業發展迅猛，機場物流技術不斷提升。為了加快航空運輸業的可持續穩定發展，我國在航空運輸方面進行了很大的投資。用光電傳感器這一精度高、反應快、非接觸的原件代替以往陳舊的機場物流技術元件，使機場物流更加方便快捷，又適應了目前機場物流商品多樣化的特點，同時傳送帶中計數光電傳感器的應用有很大的節能環保作用，符合現代社會發展的要求，將光電傳感器應用于機場物流領域是現代化信息技術環境下機場物流發展的必然趨勢[1]。

2 光電傳感器

光電傳感器和普通傳感器的顯著差異主要是其相關的轉換元件屬于光電器件，光電傳感器可以對一些直接引起光量變化的非電量進行測量；光電傳感器是傳感器中的佼佼者，具有精度高、反應快、非接觸、可測參數多、結構簡單、形式靈活多樣等優點。光電傳感器的一系列優點決定了它在檢測和控制領域中有著廣泛的應用。

光學測控系統有很多不同種類，這是由光通量對光電元件的作用原理來決定的。根據不同的分類標準，光電傳感器的分類不同。按光電元件的輸出量性質可分為模擬式光電傳感器和脈沖式光電傳感器。模擬式光電傳感器的工作原理是將被測量轉換成不間斷（連續）變化的光電流,事實上連續變化的光電流與被測量之間呈單值關系。按被測量方法不同可將模擬式光電傳感器分為透射式（吸收光）、漫反射式（反射光）、遮光式（阻擋光）三大類。透射式的工作原理是將被測物體放在光路中,恒光源發出的光能量穿過被測物,部分被吸收的透射光投射到光電元件上；漫反射式的工作原理是將恒光源發出的光投射到被測物上,再從被測物體表面反射后投射到光電元件上，再將信息表達出來；遮光式是指當光源發出的光通量經被測物光遮其中一部分, 使投射到光電元件上的光通量改變,其中改變的程度與被測物體在光路位置有關[2]。不同光電傳感器的工作原理如圖1 所示。

圖1 不同光電傳感器工作原理

3 機場物流系統中光電傳感器的應用

機場物流系統主要分為以下幾個系統：機場行李處理系統、航空貨運處理系統和航空配餐處理系統。其中最為重要的是機場行李處理系統，因為旅客行李數量多、流量大、種類多樣，是機場物流系統中最具機械化的物流系統。同時機場行李處理系統也是整個機場物流系統中占空間體積最大的物流系統，是工序較為繁瑣的系統，也是對準確度要求最高的系統。因此，在這一技術環節中采用光電傳感器這一精度高、反應快、非接觸、可測參數多、結構簡單、形式靈活多樣的電子元件進行行李物流檢測，能大大減少機場行李處理系統的工作量，提高機場行李處理物流的效率。因此，本文僅對機場行李處理系統中光電傳感器的應用進行詳細的分析，對航空貨運處理系統和航空配餐處理系統中光電傳感器的應用進行簡單分析。

3.1 機場行李處理系統中光電傳感器的應用

3.1.1 X 射線安全檢查。旅客進站進行行李托運以及登機時，站臺都會對旅客行李以及旅客本身進行安全檢查，以防攜帶危險物品登機。安檢所運用的就是X 射線光電傳感器，如圖2所示。其原理是×射線從光源射出，到達對面的兩個小孔，小孔里面是反射板。在沒有行李時，X 射線能射到對面小孔的反射板上，反射板再將光源反射回來。但當把行李放置于安檢機器的傳送帶上時，光電傳感器檢測到行李貨物信息，光源就不能到達對面的反射板，從而檢測到行李貨物。光電傳感器將信息傳達給后臺PLC 系統，傳送帶開始運動，將行李運送到安檢機器中進行安全檢測。這一過程光電傳感器對行李運輸達到了半自動化的處理，既高效又節能[3]。

圖2 X 射線安檢中光電傳感器

安全檢查機器也可以運用反射式光電傳感器，光線從光源發出，射到被檢測物上，光線從被檢測物反射到光電元件，工作原理如圖3 所示。將反射式光電傳感器連接到電腦，信息就能在電腦屏幕上顯示出來。行李里面的物品就可以一一顯示，嚴禁攜帶的物品一眼就能看到而被取出，從而保證了行李的安全性。另外，某些安檢所用光電傳感器在設置時能添加檢測某種物品的檢測功能，當檢測到這類物品時，就會通過聲音、圖片等信息表現出來，供工作人員參考。

圖3 反射式光電傳感器

3.1.2 物流輸送帶到位檢測。行李輸送帶分為離港行李處理系統和進港行李處理系統。離港行李處理系統是對出港旅客的行李以及出港的貨物進行運輸處理，進港行李處理系統是對進港旅客的行李以及進港的貨物進行運輸處理。兩者的工作原理是相同的，都是單向運輸處理。只是進港行李處理較出港行李處理簡單。主要原因是，出港行李所能允許的處理時間較短，不能耽誤航班。

出港行李處理系統需要在有限的時間內將行李分揀好并運輸到機艙貨架上。旅客行李安檢托運后進入，在輸送帶首尾端安裝計數光電傳感器，就可對行李進行計數,數量吻合之后，行李在運輸階段就不會丟失。此外，當輸送帶上沒有行李時，輸送帶處于不工作狀態，這也是光電傳感器在機場物流節能中的良好應用。在首尾兩端都安裝計數光電傳感器的另外一個作用是，兩者能夠“相互呼應”。當行李經過首端傳感器時，傳感器便生成記憶，只有當這件行李經過尾端傳感器時，才算完成一件行李的運輸。沒有行李經過首端光電傳感器，且傳送帶上沒有行李時，傳送帶便停止工作。光電傳感器的半自動化運作能提高行李處理能力，又能有效節能。

進港行李處理系統與出港行李處理系統相差不大，只是進港行李處理較出港行李處理簡單，沒有嚴格的時間限制，也不用進行大小分類。進港行李處理系統也需要在首尾安裝計數光電傳感器，起到計數的作用，同時當計數光電傳感器沒有檢測到輸送帶上的行李時便停止運行以達到節能的目的。

3.1.3 工作站分揀測量。一般來說，一趟航班旅客行李和托運行李多式多樣，飛機貨架規格不一樣，所盛行李的大小也有所而異，那么機場行李工作站要將這些行李進行分揀。而旅客和行李需要同時到達目的地，因此采用“通過型”的物流運作模式，這也要求機場平面庫設施運行足夠流暢。機場行李分揀工作站利用光電傳感器來對行李、貨物的體積進行檢測，再運往對應的貨架上，這里使用的光電傳感器是測量光幕。

以EZ-APPAY 兩片式測量光幕為例（相關參數見表1）。

表1 EZ-APPAY 兩片式測量光幕工作域

EZ-APPAY 兩片式測量光幕不需要其他特別的控制器來操控，EZ-APPAY 測量光幕可對行李貨物體積大小進行快速測量，后臺PLC 系統根據光幕檢測所得數據進行貨物分揀[1]。測量光幕能準確的對貨物大小進行分類，不管是小型包裹還是超大的集裝箱，不管是電子元件還是小型轎車，測量光幕都能夠利用準確測量進行分揀。毫無疑問，測量光幕的應用讓行李貨物處理工作站減輕了工作量，同時又讓貨物分揀更加井然有序。

3.2 航空貨運處理系統中光電式傳感器的應用

通常來說，航空貨運處理系統包括空側停機坪、集裝貨區、貨庫區、陸側停車區等，結構如圖4 所示。其中有必要運用光電傳感器的主要部分是陸側停車區與庫房。行李從貨車到達庫房進行收發貨這一過渡段需要計數光電傳感器進行行李計件，保證行李的完整性。同行李進境一樣，出境時的安檢也可用反射式光電傳感器進行行李物品檢測識別，同時計件光電傳感器應用于整個進出機場的過程。

圖4 航空貨運站平面布置

隨著國內物流行業的發展，人們對物流速度要求也越來越高，部分客戶要求使用航空物流進行物流運輸。因此，機場物流除了旅客行李的物流運輸之外，還會處理其他商品。而這些商品需要進行分類，按種類處理。這里的分類使用遮光式模擬光電傳感器。商品經安檢到達庫房，需要對商品進行分類，同一類物品分到對應的裝置區域。比如，鮮蔬、海鮮等商品可以利用遮光模擬式光電傳感器感知其中的氣體成分而阻擋光線穿透，達到識別的目地，進行特殊保管和運輸。

3.3 航空配餐處理系統中光電傳感器的應用

飛機的餐飲由航空公司指定的餐飲公司來提供，因此亦屬于外來物品，進入機場也需要進行安全檢查。通常一趟航班的餐飲數量比較多，但是食品的安全檢查有別于一般行李貨物的安檢，需要更嚴謹的檢查。遮光式模擬光電傳感器對食物中氣體成分進行檢測分析而達到食品安全檢測的目的，但是這并不能對食物進行最準確的檢測，當光電傳感器檢測不明確時質檢人員可進一步進行檢測確認。

4 結語

光電傳感器的優點決定了其在機場物流以及其他檢測控制方面的應用，也體現出其在機場物流運輸中的重要性。光電傳感器的精度高，能減少行李中禁止物品檢測的遺漏；反應快，檢測所需時間少，能夠加快旅客安檢的速度；光電傳感器不需要直接接觸，可減少安檢時間和安檢時工作人員的工作量；同時，光電傳感器能對引起電量變化的非電量（通過轉化為電量的非電量）的多樣參數進行測量，因此所受到的局限性小，能被應用到機場物流的多個方面。而且，光電傳感器結構簡單、形式靈活多樣，還有很好的節能效果，是現代機場建設必不可缺的技術產品。

[1]劉俊.光電傳感器在機場物流行業的應用[J].可編程控制器與工廠自動化，2010，(2)：79-80.

[2]李婷.基于無線傳感器網絡和RIFD 的監控系統在機場物流中的應用[J].物流技術（裝備版）,2013,(3)：134-135.

[3]韓偉鐘.機場安防集成技術的發展與應用探析[J].中國安防,2015,(12):111-112.