光電傳感器在機(jī)場(chǎng)物流領(lǐng)域的應(yīng)用

李曉波

（南通大學(xué) 理學(xué)院，江蘇 南通 226019）

1 引言

近年來(lái)我國(guó)航空運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅猛，機(jī)場(chǎng)物流技術(shù)不斷提升。為了加快航空運(yùn)輸業(yè)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，我國(guó)在航空運(yùn)輸方面進(jìn)行了很大的投資。用光電傳感器這一精度高、反應(yīng)快、非接觸的原件代替以往陳舊的機(jī)場(chǎng)物流技術(shù)元件，使機(jī)場(chǎng)物流更加方便快捷，又適應(yīng)了目前機(jī)場(chǎng)物流商品多樣化的特點(diǎn)，同時(shí)傳送帶中計(jì)數(shù)光電傳感器的應(yīng)用有很大的節(jié)能環(huán)保作用，符合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的要求，將光電傳感器應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)物流領(lǐng)域是現(xiàn)代化信息技術(shù)環(huán)境下機(jī)場(chǎng)物流發(fā)展的必然趨勢(shì)[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(guān)的轉(zhuǎn)換元件屬于光電器件，光電傳感器可以對(duì)一些直接引起光量變化的非電量進(jìn)行測(cè)量；光電傳感器是傳感器中的佼佼者，具有精度高、反應(yīng)快、非接觸、可測(cè)參數(shù)多、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形式靈活多樣等優(yōu)點(diǎn)。光電傳感器的一系列優(yōu)點(diǎn)決定了它在檢測(cè)和控制領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

光學(xué)測(cè)控系統(tǒng)有很多不同種類，這是由光通量對(duì)光電元件的作用原理來(lái)決定的。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，光電傳感器的分類不同。按光電元件的輸出量性質(zhì)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(cè)量轉(zhuǎn)換成不間斷（連續(xù)）變化的光電流,事實(shí)上連續(xù)變化的光電流與被測(cè)量之間呈單值關(guān)系。按被測(cè)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(cè)物體放在光路中,恒光源發(fā)出的光能量穿過(guò)被測(cè)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(fā)出的光投射到被測(cè)物上,再?gòu)谋粶y(cè)物體表面反射后投射到光電元件上，再將信息表達(dá)出來(lái)；遮光式是指當(dāng)光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測(cè)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(cè)物體在光路位置有關(guān)[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(jī)場(chǎng)物流系統(tǒng)中光電傳感器的應(yīng)用

機(jī)場(chǎng)物流系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)系統(tǒng)：機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)、航空貨運(yùn)處理系統(tǒng)和航空配餐處理系統(tǒng)。其中最為重要的是機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)，因?yàn)槁每托欣顢?shù)量多、流量大、種類多樣，是機(jī)場(chǎng)物流系統(tǒng)中最具機(jī)械化的物流系統(tǒng)。同時(shí)機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)也是整個(gè)機(jī)場(chǎng)物流系統(tǒng)中占空間體積最大的物流系統(tǒng)，是工序較為繁瑣的系統(tǒng)，也是對(duì)準(zhǔn)確度要求最高的系統(tǒng)。因此，在這一技術(shù)環(huán)節(jié)中采用光電傳感器這一精度高、反應(yīng)快、非接觸、可測(cè)參數(shù)多、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形式靈活多樣的電子元件進(jìn)行行李物流檢測(cè)，能大大減少機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)的工作量，提高機(jī)場(chǎng)行李處理物流的效率。因此，本文僅對(duì)機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)中光電傳感器的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)的分析，對(duì)航空貨運(yùn)處理系統(tǒng)和航空配餐處理系統(tǒng)中光電傳感器的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。

3.1 機(jī)場(chǎng)行李處理系統(tǒng)中光電傳感器的應(yīng)用

3.1.1 X 射線安全檢查。旅客進(jìn)站進(jìn)行行李托運(yùn)以及登機(jī)時(shí)，站臺(tái)都會(huì)對(duì)旅客行李以及旅客本身進(jìn)行安全檢查，以防攜帶危險(xiǎn)物品登機(jī)。安檢所運(yùn)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(dá)對(duì)面的兩個(gè)小孔，小孔里面是反射板。在沒(méi)有行李時(shí)，X 射線能射到對(duì)面小孔的反射板上，反射板再將光源反射回來(lái)。但當(dāng)把行李放置于安檢機(jī)器的傳送帶上時(shí)，光電傳感器檢測(cè)到行李貨物信息，光源就不能到達(dá)對(duì)面的反射板，從而檢測(cè)到行李貨物。光電傳感器將信息傳達(dá)給后臺(tái)PLC 系統(tǒng)，傳送帶開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，將行李運(yùn)送到安檢機(jī)器中進(jìn)行安全檢測(cè)。這一過(guò)程光電傳感器對(duì)行李運(yùn)輸達(dá)到了半自動(dòng)化的處理，既高效又節(jié)能[3]。

圖2 X 射線安檢中光電傳感器

安全檢查機(jī)器也可以運(yùn)用反射式光電傳感器，光線從光源發(fā)出，射到被檢測(cè)物上，光線從被檢測(cè)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(lái)。行李里面的物品就可以一一顯示，嚴(yán)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(shè)置時(shí)能添加檢測(cè)某種物品的檢測(cè)功能，當(dāng)檢測(cè)到這類物品時(shí)，就會(huì)通過(guò)聲音、圖片等信息表現(xiàn)出來(lái)，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(cè)。行李輸送帶分為離港行李處理系統(tǒng)和進(jìn)港行李處理系統(tǒng)。離港行李處理系統(tǒng)是對(duì)出港旅客的行李以及出港的貨物進(jìn)行運(yùn)輸處理，進(jìn)港行李處理系統(tǒng)是對(duì)進(jìn)港旅客的行李以及進(jìn)港的貨物進(jìn)行運(yùn)輸處理。兩者的工作原理是相同的，都是單向運(yùn)輸處理。只是進(jìn)港行李處理較出港行李處理簡(jiǎn)單。主要原因是，出港行李所能允許的處理時(shí)間較短，不能耽誤航班。

出港行李處理系統(tǒng)需要在有限的時(shí)間內(nèi)將行李分揀好并運(yùn)輸?shù)綑C(jī)艙貨架上。旅客行李安檢托運(yùn)后進(jìn)入，在輸送帶首尾端安裝計(jì)數(shù)光電傳感器，就可對(duì)行李進(jìn)行計(jì)數(shù),數(shù)量吻合之后，行李在運(yùn)輸階段就不會(huì)丟失。此外，當(dāng)輸送帶上沒(méi)有行李時(shí)，輸送帶處于不工作狀態(tài)，這也是光電傳感器在機(jī)場(chǎng)物流節(jié)能中的良好應(yīng)用。在首尾兩端都安裝計(jì)數(shù)光電傳感器的另外一個(gè)作用是，兩者能夠“相互呼應(yīng)”。當(dāng)行李經(jīng)過(guò)首端傳感器時(shí)，傳感器便生成記憶，只有當(dāng)這件行李經(jīng)過(guò)尾端傳感器時(shí)，才算完成一件行李的運(yùn)輸。沒(méi)有行李經(jīng)過(guò)首端光電傳感器，且傳送帶上沒(méi)有行李時(shí)，傳送帶便停止工作。光電傳感器的半自動(dòng)化運(yùn)作能提高行李處理能力，又能有效節(jié)能。

進(jìn)港行李處理系統(tǒng)與出港行李處理系統(tǒng)相差不大，只是進(jìn)港行李處理較出港行李處理簡(jiǎn)單，沒(méi)有嚴(yán)格的時(shí)間限制，也不用進(jìn)行大小分類。進(jìn)港行李處理系統(tǒng)也需要在首尾安裝計(jì)數(shù)光電傳感器，起到計(jì)數(shù)的作用，同時(shí)當(dāng)計(jì)數(shù)光電傳感器沒(méi)有檢測(cè)到輸送帶上的行李時(shí)便停止運(yùn)行以達(dá)到節(jié)能的目的。

3.1.3 工作站分揀測(cè)量。一般來(lái)說(shuō)，一趟航班旅客行李和托運(yùn)行李多式多樣，飛機(jī)貨架規(guī)格不一樣，所盛行李的大小也有所而異，那么機(jī)場(chǎng)行李工作站要將這些行李進(jìn)行分揀。而旅客和行李需要同時(shí)到達(dá)目的地，因此采用“通過(guò)型”的物流運(yùn)作模式，這也要求機(jī)場(chǎng)平面庫(kù)設(shè)施運(yùn)行足夠流暢。機(jī)場(chǎng)行李分揀工作站利用光電傳感器來(lái)對(duì)行李、貨物的體積進(jìn)行檢測(cè)，再運(yùn)往對(duì)應(yīng)的貨架上，這里使用的光電傳感器是測(cè)量光幕。

以EZ-APPAY 兩片式測(cè)量光幕為例（相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1）。

表1 EZ-APPAY 兩片式測(cè)量光幕工作域

EZ-APPAY 兩片式測(cè)量光幕不需要其他特別的控制器來(lái)操控，EZ-APPAY 測(cè)量光幕可對(duì)行李貨物體積大小進(jìn)行快速測(cè)量，后臺(tái)PLC 系統(tǒng)根據(jù)光幕檢測(cè)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行貨物分揀[1]。測(cè)量光幕能準(zhǔn)確的對(duì)貨物大小進(jìn)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(cè)量光幕都能夠利用準(zhǔn)確測(cè)量進(jìn)行分揀。毫無(wú)疑問(wèn)，測(cè)量光幕的應(yīng)用讓行李貨物處理工作站減輕了工作量，同時(shí)又讓貨物分揀更加井然有序。

3.2 航空貨運(yùn)處理系統(tǒng)中光電式傳感器的應(yīng)用

通常來(lái)說(shuō)，航空貨運(yùn)處理系統(tǒng)包括空側(cè)停機(jī)坪、集裝貨區(qū)、貨庫(kù)區(qū)、陸側(cè)停車區(qū)等，結(jié)構(gòu)如圖4 所示。其中有必要運(yùn)用光電傳感器的主要部分是陸側(cè)停車區(qū)與庫(kù)房。行李從貨車到達(dá)庫(kù)房進(jìn)行收發(fā)貨這一過(guò)渡段需要計(jì)數(shù)光電傳感器進(jìn)行行李計(jì)件，保證行李的完整性。同行李進(jìn)境一樣，出境時(shí)的安檢也可用反射式光電傳感器進(jìn)行行李物品檢測(cè)識(shí)別，同時(shí)計(jì)件光電傳感器應(yīng)用于整個(gè)進(jìn)出機(jī)場(chǎng)的過(guò)程。

圖4 航空貨運(yùn)站平面布置

隨著國(guó)內(nèi)物流行業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)物流速度要求也越來(lái)越高，部分客戶要求使用航空物流進(jìn)行物流運(yùn)輸。因此，機(jī)場(chǎng)物流除了旅客行李的物流運(yùn)輸之外，還會(huì)處理其他商品。而這些商品需要進(jìn)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(jīng)安檢到達(dá)庫(kù)房，需要對(duì)商品進(jìn)行分類，同一類物品分到對(duì)應(yīng)的裝置區(qū)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(dá)到識(shí)別的目地，進(jìn)行特殊保管和運(yùn)輸。

3.3 航空配餐處理系統(tǒng)中光電傳感器的應(yīng)用

飛機(jī)的餐飲由航空公司指定的餐飲公司來(lái)提供，因此亦屬于外來(lái)物品，進(jìn)入機(jī)場(chǎng)也需要進(jìn)行安全檢查。通常一趟航班的餐飲數(shù)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(yán)謹(jǐn)?shù)臋z查。遮光式模擬光電傳感器對(duì)食物中氣體成分進(jìn)行檢測(cè)分析而達(dá)到食品安全檢測(cè)的目的，但是這并不能對(duì)食物進(jìn)行最準(zhǔn)確的檢測(cè)，當(dāng)光電傳感器檢測(cè)不明確時(shí)質(zhì)檢人員可進(jìn)一步進(jìn)行檢測(cè)確認(rèn)。

4 結(jié)語(yǔ)

光電傳感器的優(yōu)點(diǎn)決定了其在機(jī)場(chǎng)物流以及其他檢測(cè)控制方面的應(yīng)用，也體現(xiàn)出其在機(jī)場(chǎng)物流運(yùn)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(cè)的遺漏；反應(yīng)快，檢測(cè)所需時(shí)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(shí)間和安檢時(shí)工作人員的工作量；同時(shí)，光電傳感器能對(duì)引起電量變化的非電量（通過(guò)轉(zhuǎn)化為電量的非電量）的多樣參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，因此所受到的局限性小，能被應(yīng)用到機(jī)場(chǎng)物流的多個(gè)方面。而且，光電傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形式靈活多樣，還有很好的節(jié)能效果，是現(xiàn)代機(jī)場(chǎng)建設(shè)必不可缺的技術(shù)產(chǎn)品。

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