КОМБИНИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОМЕТРИЧЕСКОЙ ВЕРИФИКАЦИИ ЛИЧНОСТИ ПО ГЕОМЕТРИИ КИСТИ РУКИ И ОБНАРУЖЕНИЯ СЛЕДОВ ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ НА КИСТЯХ РУК ЧЕЛОВЕКА

Устройство относится к области комплексного контроля людей на пунктах пропуска и может быть использовано для биометрической идентификации личности и газоаналитического обнаружения следовых количеств веществ, подлежащих контролю (например: взрывчатых, наркотических), на кистях рук человека.
При проведении процедуры обнаружения следовых количеств опасных малолетучих веществ на пунктах пропуска персоналом охраны осуществляется пробоотбор с различных поверхностей на одежде, теле человека и предметах личного пользования, включая документы. Наиболее информативным с точки зрения обнаружения следов опасных веществ являются руки. Учитывая то, что процедура пробоотбора и последующего определения наличия опасных веществ является трудоемкой, длительной и подвержена влиянию человеческого фактора, то в условиях больших потоков людей на КПП в полном объеме применяться не может. Таким образом, актуальной задачей является автоматизация процесса обнаружения следов опасных веществ на пунктах пропуска с обеспечением динамичности процедуры комплексного контроля и объективности получаемого результата, что в свою очередь также позволит достигнуть экономической эффективности за счет сокращения финансовых затрат на содержание персонала охраны и организацию постов на КПП.
Известно устройство, заявленное в способе анализа следов взрывчатых веществ на руках человека или документах, включающее анализатор спектрометра приращения ионной подвижности (СПИП) (газоанализатор), рефлектор, завихритель, канал подачи обдувающего потока, отсасывающий канал, подложку, резистивный нагреватель, входной патрубок СПИП.
Устройство работает следующим образом: обследуемый человек плотно прижимает руку к подложке, оставляя на ней свои отпечатки и возможные следы ВВ (или на подложку помещается обследуемый документ). После удаления с подложки руки или документа с помощью нагревателя подложка нагревается и дистанционно обдувается сильно закрученной охлажденной струей воздуха. Для этого побудитель расхода забирает из атмосферы через фильтр и охладитель воздуха поток воздуха и транспортирует его по каналу к завихрителю, который формирует уже закрученную плоскую струю и подает ее на внутреннюю поверхность рефлектора. Рефлектор направляет выходящую из завихрителя закрученную струю в сторону подложки. Сильно закрученная струя за счет центробежного разлета обладает пониженным статистическим давлением, а в ее приосевой области возникает обратное течение воздуха. С помощью побудителя всасываемого потока воздуха поступающий с обратным течением от подложки поток воздуха просасывается через отсасывающий канал и выбрасывается в атмосферу. При этом центральная часть потока с парами пробы попадает по входной патрубок газоанализатора СПИП и засасывается его воздухозаборным устройством для анализа. При этом подложка может быть также использована для биометрических методов идентификации личности, (патент RU 2325628 от 10.05.2006)
Недостатком описанного устройства является отсутствие возможности проверки биометрических параметров у проверяемых людей, сильное разбавление паров малолетучих веществ в большом объеме воздуха, поступающим для проверки в газоанализатор, из-за открытости пространства над пробоотборной пластиной, отсутствует возможность быстрой замены пробоотборной пластины и газоанализатора при их загрязнении следовыми веществами.
Известно устройство обнаружения следов опасных веществ на поверхностях объектов при досмотре, включающее устройство ввода обследуемого объекта, имеющее вход и выход, побудитель расхода воздуха (насос), обдувающего поверхность объекта, нагреватель и газоанализатор, соединенный с выходом устройства ввода обследуемого объекта, в качестве обследуемого объекта используется поверхность предъявляемого для контроля документа, при этом устройство дополнительно снабжено фильтром очистки воздуха, а в качестве газоанализатора используется спектрометр приращения ионной подвижности (СПИП), причем выход СПИП соединен через насос со входом фильтра, а вход устройства ввода обследуемого объекта и вход СПИП соединены с выходом фильтра, кроме того, нагреватель расположен непосредственно над поверхностью документа, а устройство ввода обследуемого объекта выполнено в виде герметичной камеры, защищающей обследуемую поверхность документа от внешней атмосферы, (патент RU 2288459 от 22.08.2005 г.)
Недостатками данного устройства являются то, что в нем отсутствует биометрическая идентификация, а также возможность быстрой замены пробоотборной пластины и газоанализатора при их загрязнении следами опасных веществ.
Известно устройство для обнаружения опасных веществ на руках человека. Заявленное устройство содержит подложку, нагреватель один или несколько пробоотборных каналов и детектор паров опасных веществ, при этом в подложке выполнено углубление в форме ладони человека с разведенными в стороны пальцами. При проведении досмотра рука с разведенными в стороны пальцами прижимается на несколько секунд к подложке строго в соответствии с профилем углубления. За этой процедурой наблюдает оператор прибора. После этого рука снимается с подложки, осуществляется ее нагрев с помощью нагревателя (например, контактного резистивного), и пары опасных веществ через пробоотборный канал поступают на вход детектора паров опасных веществ с выдачей им соответствующего сигнала тревоги. (патент RU 72326 от 12.12.2007 г.)
Недостатком описанного устройства является низкая надежность обнаружения следов опасных веществ на руках человека из за открытости пространства над подложкой, что ведет к сильному разбавлению паров опасных веществ и следовательно к снижению достоверности газоанализа, а также отсутствие идентификации человека по биометрическим параметрам.
Технической задачей настоящей полезной модели является повышение чувствительности и достоверности обнаружения следов опасных веществ с одновременной биометрической идентификацией человека, минимизация потерь времени при замене загрязненных парами опасных веществ пробоотборной пластины, защитной заслонки и газоанализатора с целью восстановления функциональных характеристик устройства. Указанные задачи решаются предложенным устройством.
Комбинированное устройство для биометрической верификации личности по геометрии кисти руки и обнаружения следов опасных веществ на кистях рук человека, содержащее газоанализатор, пробоотборную пластину, датчик температуры пробоотборной пластины, нагреватель, вентилятор, охлаждающий пробоотборную пластину, блок интерфейсов, микроконтроллер, блок индикации и клавиатуры, блок инфракрасного осветителя, защитная заслонка, видеосенсор, зеркало, инфракрасный фильтр, основание с направляющими штырями, электропривод, который шарнирно-механически связан с инфракрасным фильтром, зеркалом, защитной заслонкой и газоанализатором, причем один из штырей основания с направляющими штырями выполнен съемным, при откручивании которого подпружиненный толкатель с установленным датчиком температуры выталкивает пробоотборную пластину для ее замены, а лицевая панель с блоком индикации и клавиатуры и защитная заслонка выполнены откидными в вертикальной плоскости для осуществления быстрого доступа к газоанализатору, при этом крепление блока газоанализатора выполнено таким образом, что позволяет проводить его демонтаж и последующий монтаж за минимальное время.
Структурная схема устройства приведена в фиг. 1, где:
1 - газоанализатор;
2 - электропривод;
3 - инфракрасный фильтр;
4 - защитная заслонка;
5 - датчик температуры;
6 - вентилятор;
7 - зеркало;
8 - нагреватель;
9 - инфракрасный осветитель;
10 - микроконтроллер;
11 - блок индикации и клавиатуры;
12 - видеосенсор;
13 - пробоотборная пластина;
14 - основание с направляющими штырями;
15 - блок интерфейсов;
16 - механический толкатель
Конструкция устройства с закрытой защитной заслонкой, опущенным газоанализатором, смещенными зеркалом и инфракрасным фильтром приведена на фиг. 2, а с поднятыми газоанализатором, защитной заслонкой, опущенными зеркалом и инфракрасным фильтром приведена на фиг. 3 Внутри основания 14 расположены нагреватель 8, направляющие штыри, пробоотборная пластина 13, датчик температуры 5, вентилятор 6, механический подпружиненный толкатель 16, который при откручивании большого штыря выталкивает пробоотборную пластину для ее замены.
Устройство работает следующим образом.
Устройство через блок интерфейсов 15 подключается к внешнему устройству (например, шлюз) или системе охраны объекта для приема от внешнего устройства (системы) данных для идентификации и определения полномочий контролируемого лица, а также для передачи на внешнее устройство (систему) результатов контроля. С целью идентификации человека на блоке индикации и клавиатуры предусмотрена возможность ввода идентификационного кода и цифрового пароля (личного кода), идентификационный код может также вводиться автоматически посредством подключаемого к устройству считывателя информации с электронных карт, брелоков и т.п. Устройство может самостоятельно определять полномочия контролируемого лица по данным, хранящимся в памяти устройства. После проведения идентификации и определения по данным, поступающим от внешнего устройства (системы) или хранящимся в памяти самого устройства, что контролируемому лицу разрешается проходить последующую процедуру контроля, микроконтроллер 10 на своем пятом выходе устанавливает команду по которой блок индикации и клавиатуры 11 включает индикаторы и поясняющие надписи на табло, на девятом выходе устанавливает команду, которая включает электропривод 2, который перемещает защитную заслонку 4, газовый анализатор 1, зеркало 7, инфракрасный фильтр 3 в положение, соответствующее фиг. 3, на шестом выходе включает инфракрасный осветитель 9. Для правильного позиционирования кисти руки на пробоотборной пластине 13 контролируемое лицо должно разместить кисть руки (правую или левую) таким образом, чтобы штыри, расположенные на основании с направляющими штырями 14, оказались между пальцами и были прижаты к пальцам. Изображение руки, размещаемой на пробоотборной пластине 13, поступает через инфракрасный фильтр 3 на зеркало 7 и отражается на видеосенсор 12 с установленным объективом. Для исключения внешних засветок изображения, поступающего на видеосенсор 12, а также для получения четкого бестеневого изображения кисти руки, используется инфракрасный фильтр 3 и инфракрасный осветитель 9. Микроконтроллер 10 на шестом выходе устанавливает команду по которой осуществляется включение и отключение инфракрасного осветителя 9. Правильность позиционирования руки контролируется человеком по состоянию индикаторов на блоке индикации и клавиатуры 11, в то время как состоянием индикаторов управляет микроконтроллер 10, анализируя видеоданные изображения, поступающие от видеосенсора на седьмой вход микроконтроллера 10. Как только рука занимает правильное положение на основании с направляющими штырями 14, биометрические данные геометрии кисти руки выделяются микроконтроллером 10 из видеоданных изображения и сравниваются с данными, полученными от внешней системы или хранящимися в памяти устройства. После определения параметров геометрии кисти руки микроконтроллер 10 на своем пятом выходе устанавливает команду, которая включает на блоке индикации и клавиатуры 11 сообщение о необходимости удалить руку с пробоотборной пластины 13. Удаление руки с пробоотборной пластины 13 контролируется микроконтроллером 10 посредством анализа видеоданных изображения пробоотборной пластины 13. Как только контролируемое лицо убирает руку, микроконтроллер 10 на своем шестом выходе устанавливает команду, которая выключает инфракрасный осветитель 9, а на своем девятом выходе устанавливает команду, которая включает электропривод 2 и он перемещает защитную заслонку 4, газовый анализатор 1, зеркало 7, инфракрасный фильтр 3 в положение, соответствующее фиг. 2, таким образом, чтобы отсутствовало препятствие поступления испаренных с пробоотборной пластины 13 веществ в газоанализатор 1, при этом газоанализатор 1 располагается на требуемой высоте над пробоотборной пластиной 13, а защитная заслонка 4 отсекает исследуемой объем воздуха от внешней среды. После установки защитной заслонки 4, зеркала 7, инфракрасного фильтра 3, газаонализатора 1 в требуемое положение микроконтроллер 10 на своем шестом выходе устанавливает команду, которая отключает электропривод 2 и на своем третьем выходе устанавливает команду, которая включает нагреватель 8, в результате чего начинается нагрев проботборной пластины 13 для испарения с ее поверхности следов малолетучих веществ, которые остались от приложения кисти руки. Температура пробоотборной пластины измеряется температурным датчиком, который подключается ко второму входу микроконтроллера. Для передачи испаренных молекул с пробоотборной пластины 13 газоанализатором 1 используется вихревой пробоотбор. Результаты анализа газоанализатор 1 передает периодически на первый вход микроконтроллера 10. Получив несколько (3-5) результатов анализа микроконтроллер 10 принимает решение о наличии или отсутствии молекул опасных веществ в анализируемых следах на пробоотборной пластине 13. После завершения анализа или по достижению требуемой температуры на пробоотборной пластине 13 микроконтроллер 10 устанавливает на своем третьем выходе команду, которая отключает нагреватель 8. Если в результате анализа следы опасных веществ не обнаружены, то микроконтроллер 10 на своем восьмом выходе устанавливает команду о результате контроля, которая поступает на блок интерфейсов 15 и далее блоком интерфейсов 15 транслируется во внешнее устройство или систему. Затем микроконтроллер 10 устанавливает на своем девятом выходе сигнал, по которому электропривод 2 приподнимает защитную заслонку 4 на 30-50 мм с целью выхода вентилируемого воздуха во внешнее пространство, на своем четвертом выходе устанавливает сигнал включения вентилятора 6 для охлаждения пробоотборной пластины 13. После охлаждения пробоотборной пластины 13 до температуры 30°C, что контролируется температурным датчиком 5, подключенным к второму входу микроконтроллера 10, вентилятор 6 выключается, и включается электропривод 2, который перемещает защитную заслонку 4 в положение, соответствующее фиг. 2, после чего электропривод 2 отключается и устройство готово к контролю следующего человека.
Если в результате анализа следы опасных веществ обнаружены, то микроконтроллер 10 на своем восьмом выходе устанавливает команду об обнаружении опасных веществ, которая блоком интерфейсов 15 транслируется во внешнее устройство или систему, и устройство ожидает определенных действий со стороны персонала охраны пункта пропуска, которые заключаются в подтверждении факта обнаружения следов опасных веществ, очистки устройства от следов опасных веществ и его диагностики. С этой целью проводится досмотр контролируемого лица с использованием других технических средств, а сотрудник персонала охраны на блоке клавиатуры и индикации 11 набирает код доступа (пароль), поступающий на пятый вход микроконтроллера 10 и позволяющий установить режим диагностики устройства. В результате этого микроконтроллер 10 устанавливает на своем девятом выходе сигнал, по которому электропривод 2 перемещает защитную заслонку 4, газовый анализатор 1, зеркало 7, инфракрасный фильтр 3 в положение, соответствующее фиг. 3, после чего электропривод 2 выключается. Далее сотрудником персонала охраны осуществляется замена пробоотборной пластины 13 на чистую. Для этого центральный большой штырь на основании с направляющими штырями 14 выкручивается рукой, подпружиненный толкатель 16 выталкивает пробоотборную пластину на 5-10 мм, после чего пробоотборная пластина извлекается, а на ее место устанавливается чистая пробоотборная пластина, которая фиксируется большим штырем путем его закручивания на толкатель.
Пробоотборная пластина с остатками следов опасных веществ используется для идентификации опасных веществ посредством других технических средств (например, газовый хроматограф), очищается и может повторно применяться в составе устройства. В процессе работы возможно загрязнение также газоанализатора 1, что приводит к снижению чувствительности. В этом случае сотрудник персонала охраны откидывает панель блока индикации и клавиатуры 11, защитную заслонку 4 и меняет газоанализатор 1 на чистый. Загрязненный газоанализатор 1 отжигается и продувается в специальном устройстве, после чего проверяется с применением тестового генератора паров опасных веществ и может использоваться в устройстве. После замены пробоотборной пластины 13 и/или газоанализатора 1 устройство переводится в положение, соответствующее фиг. 2. После чего устройство готово к контролю следующего человека.
Техническим результатом настоящей полезной модели является автоматизация и повышение эффективности обнаружения следовых количеств веществ, подлежащих контролю на кистях рук, повышение чувствительности и достоверности обнаружения следов опасных веществ с одновременной биометрической верификацией человека по геометрии кисти руки, что достигается автоматической идентификацией человека по персональному коду и биометрическим параметрам кисти руки, автоматической фиксацией кисти руки на пробоотборной пластине, большим количеством вещества за счет увеличения исследуемой поверхности, изоляцией исследуемого воздуха от внешней среды защитной заслонкой, перемещением газоанализатора перед газоанализом к пробоотборной пластине на требуемое расстояние, а также легкостью замены загрязненных парами опасных веществ пробоотборной пластины и газоанализатора.
Литература
1) Патент RU 2325628 от 10.05.2006 г
2) Патент RU 2288459 от 22.08.2005 г.
3) Патент R 72326 от 12.12.2007 г.