CN107250846B - 安全系统及检测违禁品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测铁磁性物体的安全筛查设备，包括：检测器设备，该检测器设备包括支承至少一个磁性传感器的外壳，所述至少一个磁性传感器布置成产生指示自所述外壳向外延伸的敏感区内的环境磁场或梯度的信号，该区的范围大至足以覆盖人的全身，以及信号处理电路，其从所述磁性传感器接收信号作为输入并且响应于该信号中的变化而产生报警信号。包括光源的信标能够发射至少两个视觉上不同颜色光线，并且控制单元控制所述光源，以便在不存在报警信号的第一条件下，所述信标发射第一颜色的光线，并且在对应于存在报警信号的第二条件下，所述信标发射第二不同颜色的光线。所述光源布置成使得所述光源在第一条件下的照明区域的位置和/或大小和/或形状不同于所述光源在第二条件下的照明区域的位置和/或大小和/或形状。

Description

安全系统及检测违禁品的方法
技术领域
本发明涉及用于检测含铁金属物品的设备，特别但并非排他地涉及用于检测违禁品的安全系统。特别地，在一些实施例中，本发明涉及尤其适用于在诸如监狱等受限环境内搜查诸如移动电话等违禁品。
背景技术
在监狱中拥有违禁品被广泛认为是对囚犯、监狱工作人员或者狱外人员安全的主要风险。在本申请的上下文中，违禁品被定义为囚犯不应拥有且可能用于造成伤害或使人置身于危险境地的任何物品。违禁品包括刀具、柄杆、枪支或其他武器，其中很多包含金属或磁性部分。手机也被视为违禁品且很危险的原因在于，囚犯能够用来安排监狱内外的暴力行为或者用来进行其他犯罪活动。
在监狱中通常使用拱门式金属检测器(AMD)。它们必须永久性安装在环境有利于其运行的位置。这些检测器的主要限制是永久性安装。此外， AMD无法在大量金属旁使用，这就会严重限制在富有金属的监狱环境内能够安装它们的位置。
在手持金属检测器(也称作手检棒)在监狱中得到广泛使用。它们价格便宜、高度便携并且能够被监狱工作人员带入牢房内并用于搜查囚犯、寝具、送洗的衣物等。它们主要的缺陷在于其范围有限。由此，它们对于在内部携带的电话不起作用。
铁磁性检测器(FMDS)构成本发明的基础，其以不同于常规金属检测器的原理来工作。它们不会发射任何信号来唤起响应。相反，这些铁磁性检测器被动地检测自然围绕包含铁或其他铁磁性元素的物体的磁场。铁磁性检测器由此对诸如铝、铜、铅等非铁磁性材料并不敏感。它们也无法检测到非金属。FMDS通常包括一个或多个被动式磁性传感器，它们感测达通常几赫兹频率的环境磁场。测出的磁场波动使用检测电路来检测，该检测电路的输出激活警告装置。
发明内容
出于本说明书的目的，磁性传感器可以被视为具有敏感区，该磁性传感器在该敏感区内能够可靠地检测物体，但并不十分精确。实际上，磁性物体具有外磁场，这种外磁场在远离物体的各个方向上迅速衰减。当物体足够靠近磁性传感器时，其场强超过该传感器的检测分辨率，就能够检测到该物体。检测区围绕磁性传感器的范围由此取决于其分辨率和目标的强度。例如，针对汽车的检测区可能在磁通门传感器的25英尺之内，而针对小针的检测区可能为6英寸。一般而言，针对监狱违禁品，诸如电话和小刀，检测区通常在4至5英尺。为此，本说明书有理由相信，术语“检测区”是指装置具有距FMDS中每个传感器4至5英尺作用范围的能力，违禁物品在该范围之外不会被检测到，而在该范围之内才会被检测到。
本发明在至少一个方面是针对新颖的安全筛查设备，用于检测和定位尤其是手机。特别地，本发明解决了拱门和手持金属检测器对这种应用的性能方面的显著差距。其在手机检测方面优于这些常规检测装置，有效性明显得以提高。
根据第一方面，本发明可以提供一种用于检测如移动电话等违禁品的铁磁性物体的安全筛查设备，包括：
检测器设备，该检测器设备包括支承至少一个磁性传感器的外壳，所述至少一个磁性传感器布置成产生指示自所述外壳向外延伸的敏感区内的环境磁场或梯度的信号，该区的范围大至足以覆盖人的全身，以及信号处理电路，其从所述磁性传感器接收信号作为输入并且响应于该信号中的变化而产生报警信号；信标，该信标包括在使用中能够发射至少两个视觉上不同颜色光线的光源，以及控制单元，其控制所述光源，以便在不存在报警信号的第一条件下，所述信标发射第一颜色的光线，并且在对应于存在报警信号的第二条件下，所述信标发射第二不同颜色的光线，其特征在于，所述光源布置成使得所述光源在第一条件下的照明区域的位置和/或大小和 /或形状不同于所述光源在第二条件下的照明区域的位置和/或大小和/或形状。
所述信标可以布置成使得照明中心会在颜色从第一条件变成第二条件以及从第二条件变成第一条件时转移。
所述信标可以布置成使得照明区域的边界会在颜色从第一条件变成第二条件以及从第二条件变成第一条件时转移。
术语“感知的光线照明中心”是指从远处观看光标的人员将感知到要发射的光线的中心点对于第一条件和第二条件中的每个条件而言有所不同。因此，不仅发射的光线将改变颜色，而且还会感知到该光线随着从一个条件、一个颜色变成另一个而已经移动。
“改变区域”是指用户在处于一个条件时看到比另一个条件更大的光源，因此感知到边界移动。
同理，当形状变化时，将感知到该形状的至少一部分的边界已经移动。
本申请人领会到，当报警信标位于观察者的余光中时，容易注意到光线位置的偏移，而可能不容易注意到单独的颜色变化。这运用到人在余光中对物体移动的敏感性。经证实，结合这种移位与颜色变化，能够显著提高注意报警的容易性以及提供能够位于人余光区域内的筛查设备。
所述警告信标可以布置成使人能够在水平面内以360度视角看见第一条件下发射的光线以及第二条件下发射的光线。这是指他们无论从正面、侧面或背面查看都能断定正发出何种颜色的光线。
所述信标可以在两个或两个以上视觉状态之间变化，如在两个或两个以上不同颜色之间变化。
最优选地，所述信标在接通时始终处在对应于不存在报警的第一条件，以显示其准备好检测物体。其可以在该条件下发射绿光。
所述光源可以包括一个或多个单色LED、一个或多个双色LED、一个或多个三色LED或者单色、双色和三色混合的LED。
所述设备可以包括驱动电路，其接收报警信号并且产生适当的用于光源的驱动信号。该驱动电路可以位于信标处或者远离信标。
所述信标最优选包括两组单色LED，每一组均与另一组颜色不同，这两组单色LED呈阵列散布，以便在一组的LED照亮时，每个颜色的照明中心处于不同位置。
这两个颜色可以包括绿色调和红色调。用于第三条件的第三颜色可以包括琥珀色调。
可能存在四个、六个或更多个红灯，例如，这些灯布置成阵列，诸如 2×2又3×2的规则网格图案。同理，存在四个、六个或更多个绿灯，这些灯也布置成规则网格图案并且相对于红灯偏置。
在替选方案中，为了分开红灯和绿灯，所述信标可以包括一个或多个双色灯或三色灯。所述驱动电路可以视需要更改由每个灯输出的颜色。为了获得移动感知，这些灯中的一个或多个灯可以在第一条件下照亮并且在第二条件下不照亮。
移动量可以限制在至多20-30mm，或者可以更低，可能低至2-3mm 的感知移动。
在所述筛查设备的典型应用中，在筛查一队人期间，诸如监狱囚犯，进行操作的狱警必须在视觉上观察三件事情。他们需要注视等待筛查的队伍，才能注意任何不同寻常或扰乱秩序的行为。他们需要观察正受筛查的人员，才能确保这些人员不会逃避系统或做出异常行为来躲避全面筛查。第三，他们还需要观看信标，才能看到灯光的响应。对于某些类型的操作，并非始终便于具有听觉报警，因此视觉指示至关重要。
由于能够在余光中监视信标，狱警能够在尚未标示报警状态变化时察看其他事情。
根据第二方面，本发明由此可以包括安全筛查装置，其包括筛查区，在该筛查区内筛查人或物，以及根据第一方面所述的安全筛查设备，其中所述检测器设备相对于所述筛查区偏置，以便检测区覆盖所述筛查区以及操作设备的人员所在的操作区，当他们观察所述筛查区时以余光看到所述检测器设备的信标。
所述操作区可以位于所述筛查区的第一侧，并且待筛查的人和物能够位于所述筛查区的相反一侧并面向所述操作区移动通过所述筛查区，所述检测器设备的信标位于处在所述操作区中的人员的余光区域内，该人员观察通过所述筛查区移向他们的人。
所述筛查区可以位于走廊或房间的相对侧壁之间或者两个隔开的屏壁之间，所述检测器设备位于其中一个侧壁或屏壁上。
同时，在上述布置中，有益地，提供向执行筛查操作的人员警告的最大能见度，存在某些益于隐蔽报警的情况。
根据第三方面，本发明提供一种安全筛查系统，包括：
检测器设备，该检测器设备包括至少一个磁性传感器，所述至少一个磁性传感器布置成产生指示围绕所述传感器的敏感区内的环境磁场或梯度的信号，该区大至足以覆盖人的全身，以及信号处理电路，其从所述磁性传感器接收信号作为输入并且响应于该信号中的变化而产生报警信号，
其特征在于，所述检测器设备包括发射器，其在产生报警信号时发射非视觉且非听觉的警告信号，并且所述检测器设备进一步包括：
远程警告装置，其在物理上与所述检测器设备分离并且包括接收器，该接收器响应于由检测器模块发出的已发射警告信号并且在接收到所述警告信号时生成远程报警信号，由此所述报警信号能够与设备检测区中的人或物相关联。
所述检测器设备可以包括信标，其能在所述信标不响应于所述报警信号的非活动状态与所述信标通过生成可听、视觉或视听警告信号而作出响应的活动状态之间切换。所述信标可以固定至所述检测器设备并且容易看见。
在优选的布置中，所述信标可以切换至非活动状态，而所述远程警告装置活动，以使观察所述安全筛查系统(监听和/或监视该系统)的人员受骗而相信其未运行或尚未检测到任何东西。
所述信标可以具有两个状态，一个状态指示尚未检测到任何东西，而另一个状态指示已经检测到某物。该信标在活动时即便已经检测到某物，也可以指示尚未检测到任何东西，而交由远程装置标记检测到物体。
已发射信号可以包括电磁信号、超声信号或红外信号。在各种情形下，其对于观察者而言都会不可闻且不可视。所述信号可以包括不会被移动电话的接收器检测到的信号，该移动电话的接收器包括任何会位于移动电话中的蓝牙检测器。这就确保人无法使用违禁移动电话“窃听”信号。
所述发射可以具有相对近程，以便其将向附近携带或佩戴远程设备的警卫发出报警，但在射程之外无法被检测到。在此情形下，对于带有远程装置的人员而言重要的是，确信他们处于有限的范围内。发射范围可以限制在至多2米、3米或可能4米。
所述远程警告装置可以是在生成报警信号时振动以生成触觉信号的换能器。
在此情形下，所述远程警告装置的接收器和换能器可以位于外壳内或以其他方式由外壳支承，该外壳小至足以掩于成人手中或者小至足以藏于一件衣服的口袋中、围绕颈部挂于链上或戴于诸如腕带或踝带灯带上。
这表示，在至少一个实施例中，所述外壳在任一维度(宽度、高度、深度)具有最大10cm或者在任一维度具有最大5cm。
替选地，所述发射可以具有远程，以向远处的警卫发出报警，诸如在非本地控制室中的警卫。在此情形下，所述远程装置不必小而便携，因为不必对例如警卫等人隐藏该装置。
在此情形下，所述系统可以包括多个检测器设备，其中每一个均包括至少一个磁性传感器，所述至少一个磁性传感器布置成产生指示围绕所述传感器的敏感区内的环境磁场或梯度的信号，该区大至足以覆盖人的全身，以及信号处理电路，其从所述磁性传感器接收信号作为输入并且响应于该信号中的变化而产生报警信号；
其中，每个检测器设备均包括发射器，其在产生报警信号时发射非视觉且非听觉的警告信号，并且所述所述检测器设备进一步包括：
至少一个相机，其捕获包括所述检测器设备的区域或者接近、位于或经过敏感区的人员所在的邻近该设备的区域的图像，
至少一个显示监视器，其上能够显示由所述相机捕获的图像，以及
控制器，其响应于所述远程报警信号以促使与已生成报警的检测器设备相关联的来自所述相机的图像显示于所述监视器上。
所述系统可以包括用于每个检测器设备的相机，每个相机均捕获包括所述检测器设备的区域或者接近、位于或经过敏感区的人员所在的邻近该设备的区域的图像。因此，如果因人携带违禁品而触发警报，将在相机图像中看到他们。
所述监视器可以仅显示来自已发出报警信号的设备的图像，而不显示其他图像。
在可能位于控制室内的监视器上显示图像使得操作员即便在任何给定时间有多个检测器设备正在使用的情况下也能识别已从远程位置触发报警的人。
所述相机可以包括视频相机以及可以构成闭路电视安全系统的一部分的相机和监视器。
可能存在单个监视器，在该监视器上显示图像。譬如，来自每个相机的图像可以作为来自每个相机的重复图像序列的一部分来显示。
替选地，可能每个检测器设备均存在一个监视器，以便在多个监视器上同时显示来自每个检测器设备中的相机的图像。当接收到报警信号时，可以在图像中或图像旁呈现指示物，譬如，红色的边界或闪烁的图标。替选地，可以发出听觉报警以告知操作员查看哪一个监视器。
所述远程警告装置可以在物理上与所述检测器设备分离并且包括接收器，该接收器响应于由检测器模块发出的已发射警告信号并且在接收到所述警告信号时生成远程报警信号，由此所述报警信号能够与设备检测区中的人或物相关联。
在一种布置中，提供至少一个相机和监视器，便利地，检测设备向控制室发射报警信号的途径是通过CCTV系统，即经过向所述监视器发射相机信息的网络。
因此，可以将发射的报警信号编码成从相机发送到监视器的音频信号的画面。
例如，某些固态CCTV相机对近红外具有敏感性。所述检测器设备可以包括视觉警告信标，其可以包括如果检测到则会点亮的红外LED，而非可见光LED。这些将会在CCTV显示屏上可以看到，但正筛查的人无法看到。
替选地，所述检测设备的听觉报警可以是刚超过人类最大听力范围的近超声，即20-22kHz。每个检测器设备可以与能够听到这一报警信号的麦克风相关联。CCTV相机例如通常包括一般能够接收达22kHz的麦克风，故报警将通过CCTV的音频通道中继到控制室。
在控制室中可以设置控制器来接收且降低音频并作为听觉信号来重播，或者将其用作产生上述另一种形式的远程报警的触发条件，因为该信号会超出监听人员的听力范围。
所述设备可以包括一个以上远程警告装置，每个远程警告装置包括封装接收器和换能器的外壳，所述接收器响应于由检测器模块发出的警告信号并且在接收到该警告信号时生成远程报警信号，并且所述换能器响应于该远程报警信号而产生触觉信号。
在存在多个接收器的情况下，可以同时秘密向几个警卫发出报警。替选地，所述设备可以包括在多个控制室中指示报警的装置，或者结合这些装置中的任意装置向多个目的地提供隐蔽报警。
尽管铁磁性筛查设备在检测违禁品时工作极好，但如果将其用于存在大量铁磁性物体的环境中，则可能导致误报，有时就会出现问题。典型的例子是作为强磁源的公路车辆、火车和电梯。为了能够进行高效筛查，可能期望在这种磁源附近的位置使用检测器设备。物体移动造成的问题在于，其妨碍物体得到传感器输出的有效补偿，因为它们不会表现恒定的背景噪声水平。
在另一方面，本申请人提出一种可以帮助改善可能问题的系统，其采用铁磁性检测器设备在存在可能引起误报的强磁移动背景物体的区域内进行筛查。
根据又一方面，本发明提供一种安全筛查安装系统，包括：
第一检测器设备，该第一检测器设备包括支承至少一个磁性传感器的第一细长外壳，所述至少一个磁性传感器布置成产生指示围绕所述传感器的第一敏感区内的环境磁场或梯度的信号，以及信号处理电路，其从所述磁性传感器接收信号作为输入并且响应于该信号中的变化而产生第一报警信号；第二检测器设备，该第二检测器设备包括支承至少一个磁性传感器的第二细长外壳，所述至少一个磁性传感器布置成产生指示围绕所述传感器的第二敏感区内的环境磁场或梯度的信号，以及信号处理电路，其从所述磁性传感器接收信号作为输入并且响应于该信号中的变化而产生第二报警信号；由此，在使用中，所述第一检测器设备和所述第二检测器设备位于预定间隔位置，以便物体未在这两个检测器中的至少一个的敏感区内经受检测就无法在二者之间通过。
通过设置两个相邻的检测器设备，其中每个检测器设备均能独立于另一个运行，并且将它们定位在间隔的位置，二者之间存在限定的区域，人或物必须经过该区域以便进行筛查。强制人或物经过明确限定的区域使其更难以逃避检测。
所述安全筛查安装系统可以包括定位装置，用于将两个检测器设备的相对间隔位置设定成正确的距离。
所述定位装置可以包括连接梁，其将检测器设备的两个外壳以正确的预定间隔位置连接在一起。
所述连接梁可以将外壳以设定的距离间隔固定，以便限定外壳之间可以供人通过的通道，外壳之间的间距选取成确保第一区与第二区在外壳之间相接或彼此重叠。
所述连接梁可以在与地面隔开的一点连接两个外壳，以构成两侧以检测器外壳的为界并且顶部以横梁为界的拱门。
替选地，所述定位装置可以包括承板，将所述检测器设备放置到该承板上。其可以包括说明应当使用何种距离的说明文件。该文件可能是印刷文件的形式，或者可能是印制或以其他形式标记在其中一个或两个检测器设备上。
所述定位装置可以包括位置传感器，其测量所述检测器设备之间的间距并且提供已经设定正确间距的听觉或视觉指示。譬如，该位置传感器可以是测距仪，其可以内置于其中一个检测器设备中或以其他方式固定至该检测器设备，所述测距仪确定到另一个检测器设备的距离。
每个磁性传感器确定所述筛查区的大小的敏感度可以选取成使得所述筛查安装系统要检测的具有最低磁场强度的物体在相比所述第二传感器设备的外壳更加靠近所述第一检测器设备的外壳或者在检测器设备的正中间时将被该第一检测设备检测到，但如果该物体更加靠近另一个检测器设备则不会被该第一检测器设备检测到。
基本上，当将两个检测器设备配置为单一入口时，每个检测器设备的敏感度能够降低至各自覆盖入口宽度的一半，由此达到与单个检测器须在相同区域进行检测时相同的效果。由于检测区减半，来自远距离铁磁性物体的外界干扰的影响也会减半。
每个检测器设备均可以设有用于调整所述检测器设备的敏感度并由此调整所述检测区的大小的装置。这种措施可以使得敏感度能够预设在与横梁的长度相匹配的值。譬如，其可以包括将敏感度设定在所需值的按钮或开关。
所述横梁可以携带告知操作员针对该梁使用哪些设置的信息。譬如，较长梁可能需要每个检测器设备具有较高的敏感度。
所述检测器设备中的每个检测器设备均可以作为在物体经过时产生相应报警的独立筛查设备单独承担功能。每个检测器设备由此均可以包括其自身的信号处理电路及其自身的由警报信号激活的视觉或听觉警报。每个检测器设备均可以具有其自身的外壳，该外壳与另一个检测器设备的外壳分开。
不同于具有发射侧和接收侧并且仅能用作拱门的拱门状金属检测器，本发明给予一种灵活又高价值的设计方案，其能够用作拱门或者用作两个单独的铁磁检测器。因此，横梁可以从一个或两个检测器设备拆开，或者可以分成两个部分，需要独立使用时，一个部分固定至各自的检测器设备。
每个检测器设备可以彼此独立供电，譬如，通过可以构成设备一部分的电池，或者通过连接至通常110伏或230伏的干线电源。
在一种修改方案中，两个检测器设备不必独立。例如，每个外壳可以通过使用共同的信号处理电路来支持一个磁性传感器。与每个磁性传感器相关联的报警信号可以被传到共同的视觉或听觉警报。
每个装置的检测区可以重叠一定量，尽管使敏感度降至最低，但每个装置的检测区可以延伸跨经外壳之间的间隙，却未足以远至该检测区包围另一个外壳。
在另一方面，本发明提供一种用于构建上述方面的安全筛查装置的部件套组，该套组包括包含连接梁的转换部件，该转换部件固定两个检测器设备。
横向可以固定在两个外壳的顶部或者作为门槛固定在底部。在一端具有用于固定至第一检测器设备的外壳的固定部，在另一端具有用于固定至第二检测器设备的固定部。
横梁可以是软质或硬质的，但优选不具伸展性，以在两个检测器设备之间设定正确的间距。
所述套组可以包括一对基底，它们将长形外壳支撑在竖立位置上。这对基底可以互相连接或分开。
连接梁或横梁可以具有30-100cm的长度，但可以更长。
然而，拱门布置的优势在于，减弱不理想背景噪声的作用，其优势还在于，将会高效筛查经过拱门的任何人。使用手检棒或单极FMDS的缺陷在于，人物可能刚好在检测区之外走过，因此能够携带未经检测的违禁品离开。当很多人都在接收筛查时，操作员可能难以确保人是在敏感区内还是刚好在区外经过设备。企图不接受检测就通过的人势必尽量靠近而仍在范围之外，以使操作员误以为他们已经过检测区。
提高装置的敏感度会得助于让检测区变大，但如在拱门的上下文中所述，这在很多情况下都不切实际，可能因背景物体而导致大量误报，或者限制能够进行筛查的区域。为确保个人必须在检测范围内通过，可以使用屏壁，诸如墙壁或移动式屏幕，但这也并非始终实用。
因此，根据另一方面，本发明提供一种安全筛查安装系统，包括：
检测器设备，该检测器设备包括至少一个磁性传感器，所述至少一个磁性传感器布置成产生指示围绕所述传感器的敏感区内的环境磁场或梯度的信号，该区大至足以覆盖人的全身，以及信号处理电路，其从所述磁性传感器接收信号作为输入并且响应于该信号中的变化而产生报警信号；并且该检测器设备进一步包括范围确定装置，其布置成检测到物体位于以距所述磁性传感器的限定最小距离和距所述磁性传感器的限定最大距离为界的限定距离范围内，
以及处理装置，如果所述范围确定装置指示已经在限定范围内检测到物体，则该处理装置产生指示人物可能企图逃避物体检测的警告信号。
所述范围的最小距离可以对应于所述敏感区的边缘，以便位于所述敏感区内的物体因处于该范围之外而不会生成警告信号。
通过提供具有附加范围确定传感器的设备，其输出用于如果过于远离敏感区通过的人或物躲避该区中的可靠铁磁筛查则提供警告信号，能够获得更高的使用便利性。能够识别躲避检测的人并且令其以更近的距离再过一次，或者招到一旁进行近身检查。
应领会到，人或物可能在最远离检测设备的一侧携带铁磁性物体。重点在于，铁磁性物体在铁磁检测区内通过，否则可能无法可靠地检测到该物体。范围检测装置并非专用于铁磁性物体并且一般记录人或物的最近点与传感器设备之间的距离。因此，生成警告信号的范围的最小距离应对应于一定距离，由此如果人或物的最近点在该距离内通过则预计该人或物整体位于可靠铁磁检测区内。
生成警告信号的范围的最大距离可以是任何视为在其之外预计不会发生筛查的距离。方便起见，这可以接近于可靠铁磁检测区或稍近一些。
所述范围确定装置可以包括光学范围传感器，其发射和接收可见或红外光谱中的光线。
替选或附加地，所述范围确定装置可以包括基于超声或雷达的测距仪。
所述范围确定装置可以产生可变输出信号，其值取决于范围，通过检测到该值处于定义值域内来设定所述范围的边界。
为了确定物体处于范围内，输出信号可以被馈入第一比较器并且与第一基准信号进行比较，并且该输出信号被馈入第二比较器并且与第二不同基准信号进行比较，比较器的两个输出被输入到异或门，该异或门的输出定义警告信号。作为替选方案，一个比较器的输出可以被反相，并且两个比较器的输出经过与门。当然，本领域技术人员应领会其他逻辑电路也能够用于相同的目的。
两个来自比较器的输出也可以被馈入相序滤波器。该滤波器是一种防止在人或物进入最大区时而在他们经过最小区前瞬时激活报警的改进方案。通过观察来自两个比较器的事件顺序，这一点很容易实现。
因此，报警信号和警告信号可以被输入到处理装置，其输出警报信号，用于在满足某些逻辑条件时控制或驱动听觉、视觉或触觉警报(或者其中两种以上的组合)。
可以在模拟域或数字域进行对信号的处理，这样由处理装置产生的警告信号、警报信号以及任何输出信号或中间信号都可以是模拟或数字信号。
可以在下表中列出生成警报信号的条件：
其中，R为由测距仪测出的距离；
R1为范围的最大距离；通常接近可靠铁磁敏感区的边缘或更近，即 40-100cm；以及
R2为范围的最小距离，通常对应于预计将可靠地筛查人或物的最大范围(通常10-25cm)。
用于通知操作员已经检测到磁性物体或者人物正企图躲避检测以向操作员报警存在磁性物体的警报信号可以包括听觉、视觉或触觉(或者其中两种以上的组合)，当逻辑指示物体在敏感区之外但在附加传感器的范围内通过时，这会表明有可能正尝试躲避检测，可以发出所述报警信号。
比较器的输出指示物体的位置比最小范围更近，使用与门，该输出可以与报警信号相结合，以便指示存在铁磁性物体的警报信号仅在物体处于敏感区内的情况下才发出。这能够用于大幅度减少误报。
附图说明
现在参照附图仅通过举例的方式描述本发明的一方面或多方面范围内的若干实施例，图中：
图1是可以构成根据本发明的安全筛查设备的实施例一部分的检测器设备的简单正视图；
图2是图1的信标的一侧的视图，另一侧相同或呈镜像；
图3是图1的检测器设备除去透明塑料罩的信标的前视图，另一侧相同或呈镜像；
图4表示图1的实施例的检测器设备的电路图；
图5示出能够与检测器设备配用的远程警告装置，用于在已经检测到铁磁性物体时提供隐蔽警报信号；
图6示出具有远程隐蔽警报信号的设备以及秘密筛查人的CCTV系统；
图7示出经由CCTV系统或远程控制室操作隐蔽警报信号的设备；
图8是在筛查操作期间使用的图1的检测器设备的正视图；
图9是通过横梁连接成本发明的另一方面的筛查设备的实施例的一对检测器设备的正视图；
图10是根据本发明的筛查设备的替选实施例的电路图，该筛查设备包括范围检测器，用于帮助识别躲避检测的企图；以及
图11是根据本发明的筛查设备的另一替选实施例的电路图，该筛查设备包括范围检测器，用于帮助识别躲避检测的企图。
具体实施方式
图1示出代表性的检测器设备1，其可以用于执行本发明的方法或者构成本发明的安全筛查设备的一部分。图4在框图中示出检测器设备的主要功能部件。
检测器设备1包括由约6英尺(180cm)高、10cm宽、铝或其他非铁材料制成的长杆形外壳2，其在一段具有基座并且在具有信标3的另一端4 被封盖，该信标围有透明罩以让光线射出。信标3包括一组发光二极管5a 至5c，它们构成如图2和图3所示的视觉警报或信标。这些二极管为红色、琥珀色和绿色并且能够单独照明，以便在第一条件、第二条件或第三条件下时提供红光、琥珀光或绿光。外壳2包含操作装置所需的全部传感器和电路以及电池(图中未示出)。电池向电路供电，这样尽管设备可能通过干线来供电，也能使设备在离开主电源的情况下自供电并使用。
所述设备足够轻，便于携带，并且包含传感器和电路的杆体能够安全存放在两段式保护套中(图中也未示出)。如图8所示，可以设置加重的基座，其能够用于使杆体保持竖立位置。将杆体加固，以在其受到粗暴对待或被撞倒的情况下保护电路。
在内部，如图4所示，检测器设备1包括由电池30或干线电源供电的电子电路。设置磁性传感器31，诸如磁通门传感器或磁阻传感器、磁阻抗传感器、霍尔效应传感器或者电流式线圈传感器，该磁性传感器根据传感器处的环境磁场来产生输出信号。事实上，视需要能够使用两个或两个以上的传感器，增加传感器的数目能够建立一定的敏感区。在仅提供一个传感器的情况下，敏感区会延伸到全面包围传感器并且仅受传感器的固有敏感度的限制。针对手机、刀片和其他磁性违禁品的检测区延伸到设备各侧并且范围足以涵盖囚犯全身，可能从杆体延伸出1米。
在使用时，所述设备一般保持静止。磁性传感器31会因接地而标示基本不变的磁场。这就在传感器的输出上构成巨大的偏差。使用高通滤波器能够消除这种恒定的偏差。传感器还有可能测量磁场中的规律变化，这种规律变化有关电子设备的电源置于检测器设备附近而导致输出的供电频率及其谐频发生变化。这也能够使用低通滤波器而滤出。所述滤波器共同组成带通滤波器32来履行这些功能。
众所周知，一个人通过门口通常需要0.3秒至3秒。这些时间的倒数定义了传感器31的输出响应频率，即0.3-3Hz。
倘若携带或推拉铁磁性物体的人通过敏感区接近传感器31，环境磁场会发生改变，导致磁性传感器31输出中的变化。这种变化会通过滤波器32 并由放大器33放大以形成报警信号。为了触发报警，将报警信号的大小与用户可预定的阈值进行比较。报警信号可以为正或负，因此阈值检测器包括整流级34，随后是比较器35a和35b，其电路36a和36b提供阈电压。如图所示，三种颜色的信标需要两个阈值，一个阈值定义绿色到琥珀色的过渡，较高的阈值定义琥珀色到红色的过渡。应领会到，两种颜色的信标仅需一个比较器。可以设置可选的锁存器37，该锁存器将比较器的信号输出值保存一段预定的时间，假定达1秒。
比较器35a和35b的输出可以布置成，在报警信号未超过阈值的状态下，其逻辑电平为“0”，而在报警信号已超过阈值的状态下，其逻辑电平为“1”。一旦物体超出传感器31的范围，信号电平便降至阈值以下，则逻辑电平归零。实际上较佳地，在由复位延迟38定义的经过时间内持续报警，在按下开关/按钮之前，诸如触发器的锁存器37使输出或报警保持固定的时间。
经锁存的报警信号和比较器35b的输出可以用于由信标控制器39确定信标3的条件。一种便利的布置是，当未检测到信号时，到39的输入均为零，并且这引起信标3呈绿光(第一条件)。当输入A为高(1)并且输入 B为零时，由于超过较低的阈值36b，信标发出琥珀光(第二条件)。当A 和B均高(1)时，信标发出红光(第三条件)。这种方式形成直观的红绿灯指示。人们发现，兼设视觉警报3及听觉警报40虽非必要，但十分有益。这种颜色变化以及可闻的警报提供是否存在违禁品的指示。根据本发明的一个方面，其有益之处在于还能启用发射器41。锁存器37、听觉警报40 和发射器41可以任意组合而交替地连接至比较器输出端35a或35b中的任何一个。此外，报警装置(视觉、听觉或隐蔽的发射器)中的任何一个可以任意组合而启用或停用。例如，在本发明的另一方面，可以停用可视的颜色及可闻的报警，但可以启用信标3中的红外LED或者听觉报警40发出的超声。
可选地，可以使用其他类型的显示器，例如信号幅度指示器43。
在图2和图3中更详细地示出信标。它包括支持基底，诸如印刷电路板，在其一侧上安装发光二极管的阵列，每个发光二极管为单色。在每一侧上设置发光二极管(LED)，倘若同时照亮二极管或两侧，则能够获得光线的全面360度能见度。
在本示例中的二极管包括六个呈3×2网格的红色LED，六个呈3×2 网格的琥珀色LED，每一个均与六个红色LED在垂直方向上偏移，以及四个呈2×2网格布置的绿色LED，居于最外侧的红色LED与琥珀色LED中央。这些LED由电路板7支持。在任一时间照亮全部绿光、全部琥珀光或全部红光，红光用于在检测到物体时发出警告或警报，当未检测到物体时发出绿光。在可能检测到物体的低信号时，发出琥珀光。
当点亮每个颜色时，信标的照明中心和光线的形状整体上与其他颜色不同。这就能够感知光源的移动，经发现，这一点使得余光的能见度更佳。人眼的视网膜由两种类型的细胞组成，通常称为视杆细胞和视锥细胞。视锥细胞集中在小凹周围，这正是人们直接看东西时的光线所落之处。视锥细胞对颜色敏感。视杆细胞在视网膜周围更加丰富，这正是来自未在直接视线中的物体的光线所落之处。视杆细胞对颜色不敏感，但对运动和弱光高度敏感。因此，除非人眼正看向信标的总体方向，否则其不易检测到单独的颜色变化。
图2和图3的实施例中的信标表现出运动以及颜色变化。信标由单色 LDE制成，这些LED以阵列方式传播光线，以便每种颜色的照明中心都处于不同的位置。
当信标的光线改变颜色时，其位置因使用透明的塑料围绕物而伴随着小的移动(而非现有技术中所用的扩散器，其掩饰各个LED的位置而发出均匀的发光)。
实现这一点存在许多种LED的布置方案，而图2和图3仅示出一个示例来说明两种策略。在此，信标始终为绿色、琥珀色或红色。当在绿色与琥珀色之间变动时，照亮区域扩大并且照明中心略向下移位。绿色LED通常比琥珀色或红色更亮，因此它们的数量较少。当从琥珀色变至红色时，照明中心向上移动。尽管这些移动相对较小，只有几毫米，但其足以在余光中清晰可见。通过调用各类LED的闪光或顺序控制，可以强化这种效果。
信标3和听觉报警40使得筛查过程高度公开，而在某些操作场景中，可能优选以隐蔽方式进行筛查。为了实现这一点，信标3和听觉报警40须关闭或者以正接受筛查的人员不会感知信标的方式使用。一种实现这一点的方式是从墙壁后进行筛查。对任何墙壁而言，阻碍FMDS的检测能力并不多见。为使操作员获得报警，需要传输装置42，其使用到通信手段，诸如无线电信号、超声信号或光信号。该列举不应视为穷举而仅为举例。需要接收器，其可以产生听觉或视觉警报或者可能提供触觉信号而独立地向操作员发出报警。在某些布置中，可能设置这种远程警报单元来替代外壳上的警报器。
在图5的示例中，设备1位于墙壁51之后，并且发射器41将报警信号中继至小的独立触觉单元50，其包含接收器52、振动器53和电池54。传输装置必须有能力穿透墙壁并且不会被非操作人员认出。这就排除了如蓝牙等系统的使用，在这种情况下，违禁电话能够拦截信号并且也容易看到耳机。
替选地，如图6所示，可以从远程控制室监视隐蔽筛查。在此，FMDS 1位于墙壁之后，并且由CCTV相机61监视该墙壁。发射器41为远程并且在控制室62中直接接收其信号60，在该控制室中，可以向控制者发出听觉或视觉报警(图中未示出)。控制者还在常规监视器上查看来自CCTV的景象。当报警存在铁磁性物体时，操作员能够(自动或以其他方式)观察或记录引起报警的人或物。控制室可以同时监视几个其他系统63。
在图7中示出这种布置的变型方案，其中CCTV相机70能够经由信标 3或听觉报警40从FMDS 1接收红外或超声辐射71。这就缓解了对单独发射器41的需求。CCTV在红外辐射的情况下以图像的方式中继报警信号，而在超声辐射的情况下以听觉方式中继报警信号。控制室中的操作员会直接在CCTV监视器中的图像上看到红外信标。替选地，如果采用超声检测器，则可以听到超声报警。同样，可以同时监视多个系统63。应当指出，如果发出超声报警信号，则可以训练搜查犬来作出反应。
图9示出安全筛查设备101的替选布置，其中同时使用诸如图1至图3 所示的两个检测器设备102、103，每个检测器设备均能独立检测物体。特别地，每个检测器设备包括杆形外壳并且在下端支撑于很重的基座105、106 中。两个外壳分开约1米并且在顶部通过横梁104连接。横梁104发挥两种功能。首先，其有助于支承两个外壳的顶部以形成限定的拱门，囚犯须通过该拱门以便接收筛查。其次，其以精确的方式限定两个外壳之间的空间，确保获得检测器的最佳性能。
通过设定外壳以一定的距离分开，能够使针对每个单元设定的敏感度最小化，同时对即使很小的物体也能确保高度检测。为了说明这一点，在图8中示出单个的单元，其覆盖与图9的两个杆相同的检测区域。
在如图8所示的单个杆的正常运行期间，检测器设备必须在R1的范围内对电话敏感才能具有可靠的敏感度(其中r为自杆体延伸出的圆形敏感区的半径)。诸如移动电话等小物体产生的磁场B1在杆体中的传感器的距离 R1处为B1＝A/R1^3，其中A为常数，其取决于电话的磁强和方位。
另一方面，当如图9所示存在两个检测器设备时，则敏感区需自任一检测器设备延伸出的最大距离为r2。其优势在于，r2等于R1的一半(故 FMDS彼此相距R1)，在此情形下，电话在传感器处的磁场为B2＝A/r2^3 或等同地B2＝8×A/R1^3。待检测的信号增强八倍，故敏感度能够降低八倍，即检测器中的阈电平增加八倍，获得相同的检测性能。
在此，将敏感度水平降低八倍来获得与独单元装置相同的检测性能，系统对外部噪声和干扰的敏感度降低八倍，因此在磁性噪声环境中具备显著的优势。
每个检测器设备102、103可以设有用于在配置为拱门时相比独立使用时敏感度有所减低的装置，以便能够实现敏感度降低的益处。
在修改方案中，如图10所示，设置检测器设备201，其具有图1的检测器设备的特征，但额外还包括范围检测装置，其使得检测器设备能够确定通过检测器设备的人可能企图躲避违禁品检测。
检测器设备包括图1和图4的实施例中的磁性传感器、带通滤波器、放大器和整流器(由框210表示)。
此外，检测器设备还包括范围确定装置，其包括测距传感器202，该测距传感器生成以已知方式随着距检测到的物体的距离变化的信号。在本实例中，较低值是针对远距离物体的输出，而较高值是针对近距离物体的输出。
因此，测距传感器的输出可以是模拟电压，该模拟电压被馈入比较器 203、204并且与来自不同基准205、206的固定电压相比较。每个比较器 203、204输出的高低取决于到物体的距离是否高于或低于由其基准信号定义的设定水平。
一个基准值被设置成检测人物是否已经在距离R1内通过，选取该距离来确定人物是否实际经过单元。第二基准被设置成较短的距离R2，超过该距离则视为人物躲避单元。两个比较器的输出被馈入逻辑装置，该逻辑装置确定人物是否已经在距离R1与R2之间经过，在此情形下，启用“躲避检测”报警。如图所示，实现这一过程的若干简单方式之一为利用反相输入的与运算。
在本具体示例中，来自测距传感器202的信号被馈入第一比较器203 的一个输入端。该比较器的另一个输入端供有基准信号205(REF 1)，其对应于待检测物体的范围的最大距离。如果来自测距仪的信号低于REF 1，则比较器的输出较低，但如果其高于REF 1，则比较器的输出走高。这对应于逻辑“是(YES)”，物体比范围的最大距离更近。
信号也被馈入第二比较器204的一个输入端。第二比较器的另一个输入端供有基准信号206(REF 2)，其对应于待检测物体的范围的最小距离。如果来自测距仪的信号低于REF 2，则比较器的输出较低，但如果其高于 REF 2，则比较器的输出走高。这对应于逻辑“是(YES)”，物体比最小范围更近。
两个信号被馈入与门207，第二比较器的输出首先被反相，以便与门在物体处于距离范围之外时产生逻辑0，该距离范围的最大距离和最小距离分别由REF 1和REF 2来界定，并且在物体处于该范围之内时产生逻辑1。如图所示，最大距离为R1，且最小距离为R2。该逻辑信号形成人物可能企图躲避检测的警告信号。
范围的最小距离R2被选取成使得人或物的极外端(距FMDS最远的点) 在磁性传感器的可靠检测区内经过。因此，如果人物携带铁磁性物体在该区内经过，则引发报警(检测到磁性物体)并且未引发躲避警告(物体在范围内)。众所周知，磁性传感器对该区内的物体的敏感度足够高，能够可靠地检测违禁物品。另一方面，如果人物在可靠敏感区之外而在测距仪的范围内经过(距离大于R2而小于R1)，则将引发警告(人物躲避检测)。如果人物在测距仪的最大范围之外经过(距离大于R1)，则不会引发躲避报警，因为假设此人未接受筛查是因为其明显躲避筛查，不再需要报警来帮助发现。如果在该范围检测到磁性物体，则不会引发报警。
检测器设备201可以包括由警告信号或报警信号驱动的信标或其他警报器208。根据人物正躲避检测还是已经检测到物体，可以发出不同的警告 /警报。包括相序滤波器209，用于避免瞬时报警信号，否则当人或物逼近时无法避免这种信号，因为在进入R2之前必将瞬间进入R1。
在图11所示的修改方案中，可以设置检测器设备301，其与检测器设备201的相似之处在于，其包括范围检测器，该范围检测器的输出由两个比较器进行处理，以识别物体距磁性传感器的距离处于界定范围内。在本实施例中，第一比较器203的输出指示物体是否处于敏感区内(距离小于 R1)，使用与门或其他逻辑单元，可以将该输出连同由检测器设备的磁性检测器电路生成的报警信号一起处理，以便仅在物体处于敏感区内的情况下发起警报。这会确保不会因诸如车辆、火车、电梯等具有高磁场的物体在检测器设备的附近移动时引发误报。在此，如果检测到的磁性信号与人物近于R1经过的指示存在一致性或相关性，则主警报发出声音。这就理想地消除了移动的远距离(>R1)强磁物体(例如，小区大门、车辆等)带来的误报。如果人物携带磁性物体通过，检测到该磁性物体并且人和物体在R1 内，则即使他们远于R2通过，主警报也会发出声音。如果没有检测到磁性物体，则不存在任何主警报，而如果人物远于R2通过，则发出“躲避检测”报警，并且将重新筛查此人。
在下表中列出关于具有测距仪的检测器设备的完整真值表：
。

Claims (14)

1.一种安全筛查系统，包括：
检测器设备，所述检测器设备包括至少一个磁性传感器，所述至少一个磁性传感器布置成产生指示围绕所述传感器的敏感区内的环境磁场或梯度的信号，该区大至足以覆盖人的全身，以及信号处理电路，其从所述磁性传感器接收信号作为输入并且响应于所述信号中的变化而产生报警信号，
其特征在于，
所述检测器设备包括发射器，其在产生报警信号时发射非视觉且非听觉的警告信号，并且
所述检测器设备进一步包括远程警告装置，其在物理上与所述检测器设备分离并且包括接收器，所述接收器响应于由检测器设备发出的已发射警告信号并且在接收到所述警告信号时生成远程报警信号，由此所述报警信号能够与所述检测器设备的检测区中的人或物相关联，
其中，所述信号不会被移动电话的接收器检测到，所述移动电话的接收器包括任何会位于移动电话中的蓝牙检测器。
2.根据权利要求1所述的安全筛查系统，其中，所述检测器设备包括信标，其能在所述信标不响应于所述报警信号的非活动状态与所述信标通过生成可听、视觉或视听警告信号而作出响应的活动状态之间切换，所述检测器设备配置成使得所述信标能够切换至非活动状态，而所述远程警告装置活动，以使观察所述安全筛查系统的人员受骗而相信其未运行或尚未检测到任何东西。
3.根据权利要求1所述的安全筛查系统，其中，已发射信号包括电磁信号、超声信号或红外信号。
4.根据权利要求1所述的安全筛查系统，其中，已发射信号具有相对近程，以便其将向附近携带或佩戴远程警告装置的警卫发出报警，但在射程之外无法被检测到。
5.根据权利要求1所述的安全筛查系统，其中，所述远程警告装置是在生成报警信号时振动以生成触觉信号的换能器。
6.根据权利要求1所述的安全筛查系统，其中，已发射信号远程向远处的警卫发出报警。
7.根据权利要求6所述的安全筛查系统，其中，已发射信号远程向非本地控制室中的警卫发出报警。
8.根据权利要求1所述的安全筛查系统，其包括多个检测器设备，其中每一个均包括至少一个磁性传感器，所述至少一个磁性传感器布置成产生指示围绕所述传感器的敏感区内的环境磁场或梯度的信号，该区大至足以覆盖人的全身，以及信号处理电路，其从所述磁性传感器接收信号作为输入并且响应于所述信号中的变化而产生报警信号，
其中，每个检测器设备均包括发射器，其在产生报警信号时发射非视觉且非听觉的警告信号，并且所述检测器设备进一步包括：
至少一个相机，其捕获包括所述检测器设备的区域或者接近、位于或经过敏感区的人员所在的邻近所述检测器设备的区域的图像；
至少一个显示监视器，其上能显示由所述相机捕获的图像；以及
控制器，其响应于所述远程报警信号以促使与已生成报警的检测器设备相关联的来自所述相机的图像显示于所述监视器上。
9.根据权利要求8所述的安全筛查系统，其包括针对每个检测器设备的相机，每个相机均捕获接近、位于或经过敏感区的人员所在的邻近所述检测器设备的区域的图像。
10.根据权利要求8所述的安全筛查系统，其中，所述相机包括视频相机以及构成闭路电视安全系统的一部分的相机和监视器。
11.根据权利要求10所述的安全筛查系统，其中，所述检测器设备向控制室发射报警信号的途径是通过CCTV系统。
12.根据权利要求11所述的安全筛查系统，其中，所述检测器设备向控制室发射报警信号的途径是经过向所述监视器发射相机信息的网络。
13.根据权利要求8所述的安全筛查系统，其中，所述相机对近红外具有敏感度，并且所述检测器设备包括视觉警告信标，其包括点亮以发射红外光报警信号的红外LED。
14.根据权利要求8所述的安全筛查系统，其中，所述检测器设备包括近超声发射器，其发射刚超过人类最大听力范围的报警信号，即20-22kHz，并且与每个检测器设备相关联的麦克风能够收听这一报警信号。
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