光电传感器在机场物流领域的应用

李晓波

（南通大学 理学院，江苏 南通 226019）

1 引言

近年来我国航空运输业发展迅猛，机场物流技术不断提升。为了加快航空运输业的可持续稳定发展，我国在航空运输方面进行了很大的投资。用光电传感器这一精度高、反应快、非接触的原件代替以往陈旧的机场物流技术元件，使机场物流更加方便快捷，又适应了目前机场物流商品多样化的特点，同时传送带中计数光电传感器的应用有很大的节能环保作用，符合现代社会发展的要求，将光电传感器应用于机场物流领域是现代化信息技术环境下机场物流发展的必然趋势[1]。

2 光电传感器

光电传感器和普通传感器的显著差异主要是其相关的转换元件属于光电器件，光电传感器可以对一些直接引起光量变化的非电量进行测量；光电传感器是传感器中的佼佼者，具有精度高、反应快、非接触、可测参数多、结构简单、形式灵活多样等优点。光电传感器的一系列优点决定了它在检测和控制领域中有着广泛的应用。

光学测控系统有很多不同种类，这是由光通量对光电元件的作用原理来决定的。根据不同的分类标准，光电传感器的分类不同。按光电元件的输出量性质可分为模拟式光电传感器和脉冲式光电传感器。模拟式光电传感器的工作原理是将被测量转换成不间断（连续）变化的光电流,事实上连续变化的光电流与被测量之间呈单值关系。按被测量方法不同可将模拟式光电传感器分为透射式（吸收光）、漫反射式（反射光）、遮光式（阻挡光）三大类。透射式的工作原理是将被测物体放在光路中,恒光源发出的光能量穿过被测物,部分被吸收的透射光投射到光电元件上；漫反射式的工作原理是将恒光源发出的光投射到被测物上,再从被测物体表面反射后投射到光电元件上，再将信息表达出来；遮光式是指当光源发出的光通量经被测物光遮其中一部分, 使投射到光电元件上的光通量改变,其中改变的程度与被测物体在光路位置有关[2]。不同光电传感器的工作原理如图1 所示。

图1 不同光电传感器工作原理

3 机场物流系统中光电传感器的应用

机场物流系统主要分为以下几个系统：机场行李处理系统、航空货运处理系统和航空配餐处理系统。其中最为重要的是机场行李处理系统，因为旅客行李数量多、流量大、种类多样，是机场物流系统中最具机械化的物流系统。同时机场行李处理系统也是整个机场物流系统中占空间体积最大的物流系统，是工序较为繁琐的系统，也是对准确度要求最高的系统。因此，在这一技术环节中采用光电传感器这一精度高、反应快、非接触、可测参数多、结构简单、形式灵活多样的电子元件进行行李物流检测，能大大减少机场行李处理系统的工作量，提高机场行李处理物流的效率。因此，本文仅对机场行李处理系统中光电传感器的应用进行详细的分析，对航空货运处理系统和航空配餐处理系统中光电传感器的应用进行简单分析。

3.1 机场行李处理系统中光电传感器的应用

3.1.1 X 射线安全检查。旅客进站进行行李托运以及登机时，站台都会对旅客行李以及旅客本身进行安全检查，以防携带危险物品登机。安检所运用的就是X 射线光电传感器，如图2所示。其原理是×射线从光源射出，到达对面的两个小孔，小孔里面是反射板。在没有行李时，X 射线能射到对面小孔的反射板上，反射板再将光源反射回来。但当把行李放置于安检机器的传送带上时，光电传感器检测到行李货物信息，光源就不能到达对面的反射板，从而检测到行李货物。光电传感器将信息传达给后台PLC 系统，传送带开始运动，将行李运送到安检机器中进行安全检测。这一过程光电传感器对行李运输达到了半自动化的处理，既高效又节能[3]。

图2 X 射线安检中光电传感器

安全检查机器也可以运用反射式光电传感器，光线从光源发出，射到被检测物上，光线从被检测物反射到光电元件，工作原理如图3 所示。将反射式光电传感器连接到电脑，信息就能在电脑屏幕上显示出来。行李里面的物品就可以一一显示，严禁携带的物品一眼就能看到而被取出，从而保证了行李的安全性。另外，某些安检所用光电传感器在设置时能添加检测某种物品的检测功能，当检测到这类物品时，就会通过声音、图片等信息表现出来，供工作人员参考。

图3 反射式光电传感器

3.1.2 物流输送带到位检测。行李输送带分为离港行李处理系统和进港行李处理系统。离港行李处理系统是对出港旅客的行李以及出港的货物进行运输处理，进港行李处理系统是对进港旅客的行李以及进港的货物进行运输处理。两者的工作原理是相同的，都是单向运输处理。只是进港行李处理较出港行李处理简单。主要原因是，出港行李所能允许的处理时间较短，不能耽误航班。

出港行李处理系统需要在有限的时间内将行李分拣好并运输到机舱货架上。旅客行李安检托运后进入，在输送带首尾端安装计数光电传感器，就可对行李进行计数,数量吻合之后，行李在运输阶段就不会丢失。此外，当输送带上没有行李时，输送带处于不工作状态，这也是光电传感器在机场物流节能中的良好应用。在首尾两端都安装计数光电传感器的另外一个作用是，两者能够“相互呼应”。当行李经过首端传感器时，传感器便生成记忆，只有当这件行李经过尾端传感器时，才算完成一件行李的运输。没有行李经过首端光电传感器，且传送带上没有行李时，传送带便停止工作。光电传感器的半自动化运作能提高行李处理能力，又能有效节能。

进港行李处理系统与出港行李处理系统相差不大，只是进港行李处理较出港行李处理简单，没有严格的时间限制，也不用进行大小分类。进港行李处理系统也需要在首尾安装计数光电传感器，起到计数的作用，同时当计数光电传感器没有检测到输送带上的行李时便停止运行以达到节能的目的。

3.1.3 工作站分拣测量。一般来说，一趟航班旅客行李和托运行李多式多样，飞机货架规格不一样，所盛行李的大小也有所而异，那么机场行李工作站要将这些行李进行分拣。而旅客和行李需要同时到达目的地，因此采用“通过型”的物流运作模式，这也要求机场平面库设施运行足够流畅。机场行李分拣工作站利用光电传感器来对行李、货物的体积进行检测，再运往对应的货架上，这里使用的光电传感器是测量光幕。

以EZ-APPAY 两片式测量光幕为例（相关参数见表1）。

表1 EZ-APPAY 两片式测量光幕工作域

EZ-APPAY 两片式测量光幕不需要其他特别的控制器来操控，EZ-APPAY 测量光幕可对行李货物体积大小进行快速测量，后台PLC 系统根据光幕检测所得数据进行货物分拣[1]。测量光幕能准确的对货物大小进行分类，不管是小型包裹还是超大的集装箱，不管是电子元件还是小型轿车，测量光幕都能够利用准确测量进行分拣。毫无疑问，测量光幕的应用让行李货物处理工作站减轻了工作量，同时又让货物分拣更加井然有序。

3.2 航空货运处理系统中光电式传感器的应用

通常来说，航空货运处理系统包括空侧停机坪、集装货区、货库区、陆侧停车区等，结构如图4 所示。其中有必要运用光电传感器的主要部分是陆侧停车区与库房。行李从货车到达库房进行收发货这一过渡段需要计数光电传感器进行行李计件，保证行李的完整性。同行李进境一样，出境时的安检也可用反射式光电传感器进行行李物品检测识别，同时计件光电传感器应用于整个进出机场的过程。

图4 航空货运站平面布置

随着国内物流行业的发展，人们对物流速度要求也越来越高，部分客户要求使用航空物流进行物流运输。因此，机场物流除了旅客行李的物流运输之外，还会处理其他商品。而这些商品需要进行分类，按种类处理。这里的分类使用遮光式模拟光电传感器。商品经安检到达库房，需要对商品进行分类，同一类物品分到对应的装置区域。比如，鲜蔬、海鲜等商品可以利用遮光模拟式光电传感器感知其中的气体成分而阻挡光线穿透，达到识别的目地，进行特殊保管和运输。

3.3 航空配餐处理系统中光电传感器的应用

飞机的餐饮由航空公司指定的餐饮公司来提供，因此亦属于外来物品，进入机场也需要进行安全检查。通常一趟航班的餐饮数量比较多，但是食品的安全检查有别于一般行李货物的安检，需要更严谨的检查。遮光式模拟光电传感器对食物中气体成分进行检测分析而达到食品安全检测的目的，但是这并不能对食物进行最准确的检测，当光电传感器检测不明确时质检人员可进一步进行检测确认。

4 结语

光电传感器的优点决定了其在机场物流以及其他检测控制方面的应用，也体现出其在机场物流运输中的重要性。光电传感器的精度高，能减少行李中禁止物品检测的遗漏；反应快，检测所需时间少，能够加快旅客安检的速度；光电传感器不需要直接接触，可减少安检时间和安检时工作人员的工作量；同时，光电传感器能对引起电量变化的非电量（通过转化为电量的非电量）的多样参数进行测量，因此所受到的局限性小，能被应用到机场物流的多个方面。而且，光电传感器结构简单、形式灵活多样，还有很好的节能效果，是现代机场建设必不可缺的技术产品。

[1]刘俊.光电传感器在机场物流行业的应用[J].可编程控制器与工厂自动化，2010，(2)：79-80.

[2]李婷.基于无线传感器网络和RIFD 的监控系统在机场物流中的应用[J].物流技术（装备版）,2013,(3)：134-135.

[3]韩伟钟.机场安防集成技术的发展与应用探析[J].中国安防,2015,(12):111-112.