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傳感器“感知世博”

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 14:36:04 來源:中國電子報

  【導讀:上海世界博覽會是全球矚目的盛會,信息化作為本屆世博會最大的亮點之一創造了無數個世博史上的“第一次”,第一次采用智能的客流引導係統為所有參與者提供各自所需的服務,第一次使用擁有自主知識產權的“手機門票”、“電子圍欄”、“電子鼻”等,而這些都離不開構成信息技術三大支柱之一的傳感器技術。 】

安全巡邏機器人

反恐排爆機器人

水下機器人

  此ci次ci世shi博bo會hui是shi世shi博bo會hui史shi上shang科ke技ji含han量liang最zui高gao的de一yi屆jie,眾zhong多duo國guo家jia的de參can展zhan場chang館guan都dou把ba傳chuan感gan器qi技ji術shu作zuo為wei在zai世shi博bo會hui上shang展zhan示shi科ke技ji的de重zhong要yao手shou段duan,因yin此ci上shang海hai世shi博bo也ye可ke稱cheng為wei“傳感世博”。

  傳感技術在本屆世博會的環境保護、交通運輸、kejizhanlandengduogefangmiandouyouzheguangfandeyingyong。gezhongxianjinchuanganqizaishibohuizhongdeyingyong,bujinrangwomenrenshidaolegaoxinkejigeirenleishenghuodailaidezhinengyubianjie。tongshi,suizhexinxijishudefazhan,傳感器技術也麵臨著更高的需求、更大的機遇與挑戰。傳感器技術在信息技術中的重要地位和作用將更加突顯。今天,我們能夠“感知世博”,明天,我們也一定會實現“傳感世界、感知中國”。傳感器及其技術的大發展時刻正在向我們快速跑來。

   傳感器技術支撐機器人安保隊伍

   隨著機電一體化技術的不斷成熟,機器人已在一些重要場館和活動中充當安保的角色。在2010年上海世博會中,機器人在安全保衛工作中發揮著重要作用。

   水下機器人

   shanghaishibohuisheyoubushaoshuiyujingguan,shiboyuanfujinyeyoubushaoheliuhubo。weifangzhiweifafanzuifenzihuokongbufenzicongshuixiaruqin,shibohuizaishuiyuanzhileruogantaishuixiajiqiren。peitaishuixia“蛙人”警察,可進行有效的水下排查工作,在保障世博會運行期間水域的安全方麵發揮了重要作用。

   水下機器人由於工作的環境和所承擔的任務不同,而具有不同的先進電子和水聲設備,並在機器人的控製、導航定位以及作業係統中安裝有大量的功能類似的傳感器。如位置傳感器、分力式力覺傳感器(應變片)、充油壓力平衡式導電橡膠觸覺傳感器、觸覺傳感器和距離傳感器等。

  用於上海世博會的水下機器監視係統包括水下機器人、絞盤和電纜、水麵控製器、電源箱、近場探測聲呐、超短基線定位係統、攝像機、多功能機械手等部分,能對水下懸浮、沉底或附著在其他物體上的可疑物進行監測,堪稱水下安保高手。如果發現某種可疑物是毒藥炸彈等危害公共安全的物品,多功能機械手就出動,把這些可疑物進行安全的排除。

   安全巡邏機器人

  用yong於yu世shi博bo會hui的de安an全quan巡xun邏luo機ji器qi人ren是shi由you一yi款kuan家jia居ju監jian控kong機ji器qi人ren改gai造zao而er成cheng的de。它ta帶dai有you兩liang個ge小xiao輪lun子zi,靠kao電dian力li推tui動dong,可ke以yi在zai世shi博bo場chang館guan中zhong漫man遊you巡xun邏luo。它ta不bu但dan能neng像xiang世shi博bo誌zhi願yuan者zhe那na樣yang為wei參can觀guan者zhe取qu物wu、倒水,而且能像工作人員那樣開關門窗、遙控電器,還能監測火災、煙霧、人群異常情況等。

   該機器人采用分布式控製結構,包括驅動係統、警衛係統、避障係統、充電係統、遠程監控係統與軟件係統等,haicaiyonglewuxianwangluosheji,keyijinxingyuanchengcaozong。baitianjiqirenliyongyuyinxitongjichukongpingmudanrenxunluofuwuyuan,wanshangyoukezhuanrenanbaorenyuan。tachulekeyiwanchengzhangaibipeng、自主導航等任務外,還提供了火災探測係統,采用信息融合的方法及時準確地探測火災,煙霧等。它還帶有微型電腦、攝影機和無線發射器,可把觀察到的畫麵實時傳輸到安保控製中心,以便安保人員及時做出合理反應。

   反恐排爆機器人

   muqian,paibaojirenyijingguangfanchuxianzaigeleichuxianbaozhawudexianchang,youxiaodichuzhilebushaobaozhawu,baozhanglepaibaojingchaherenminqunzhongdeshengmingcaichananquan。fuyiyushanghaishibohuidefankongpaibaojiqirenshiyikuanzhongxingtezhongpaibaojiqiren,fuzeyongyuchuzhigezhongtufashebao,shexianshijian。gaijiqirentijixiao,zhongliangqing,xiangduiyudaxingpaibaojiqirenyougengqiangdeshiyingxing,takezaifuzadeshibochangguanzhongziyouchuansuo。zhekuanjiqirenyichuxianzaiguoneiduogetejingjiguanhetezhongbuduizhong,yebaozhangguobeijingaoyunhuideanquan。

   上shang海hai世shi博bo會hui上shang的de反fan恐kong排pai爆bao機ji器qi人ren是shi先xian進jin的de遙yao控kong機ji器qi人ren,可ke通tong過guo警jing察cha遙yao控kong抓zhua取qu爆bao炸zha物wu,處chu置zhi疑yi似si爆bao炸zha物wu品pin。排pai爆bao機ji器qi人ren不bu僅jin可ke以yi排pai除chu炸zha彈dan,利li用yong在zai它ta身shen上shang安an裝zhuang的de偵zhen察cha傳chuan感gan器qi還hai可ke監jian視shi犯fan罪zui分fen子zi的de活huo動dong。

  由於排爆機器人的作業環境與作業對象是變化的甚至是完全未知的——即通常所說的非結構化環境,能否對其所處環境進行切合實際的感知、識shi別bie和he建jian模mo也ye是shi排pai爆bao機ji器qi人ren研yan製zhi中zhong必bi須xu解jie放fang的de技ji術shu關guan鍵jian,采cai用yong先xian進jin的de多duo傳chuan感gan器qi信xin息xi融rong合he技ji術shu解jie決jue了le這zhe一yi難nan題ti。排pai爆bao機ji器qi人ren通tong常chang集ji成cheng了le視shi覺jiao傳chuan感gan器qi(CCD攝像機)、力覺傳感器、超聲波測距傳感器、紅外線測距傳感器和激光測距傳感器等。每種傳感器的靈敏度、可靠性和適用的特定場合各不相同。

duochuanganqixinxironghejishu,shiliyongjisuanjijishuduianshixuhuodederuoganchuanganqideguancexinxi,yijishujukuhezhishikudexinxi,zaiyidingzhunzexiajiayizidonghuiji、相關、分析、綜合為一種先進信息處理技術,它可完成所需要的估計和決策任務所進行的信息處理過程。

典型的WSN網絡結構

   無線傳感器網絡遍布園區

  此次世博會跨越黃浦江,占地麵積為5.28平方公裏。為了保證此次上海世博會的召開和順利運行,必須確保世博會期間各方麵的安全,特別是水、電、煤氣、交通等重要基礎設施和會展場館等重要場所的安全,以及必要的安全預警、應急處理和災後恢複等。無線傳感器網絡作為一種新興的檢測技術,具有快速布置、自組織等特性,勝任大範圍、多信號的分布式檢測,可以在安全預警、應急處理和災後恢複等安全措施中發揮重要的作用。

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  WSN是由大量傳感器節點組成的一個自組織的網絡係統,每個傳感器節點都具備一定的數據采集、處理和無線收發的功能。雖然每個節點的資源和能力都非常有限,但通過節點間的有效合作,整個網絡能夠獨立完成大範圍、多信號的準確檢測,並及時可靠地反饋采集信息。傳感器節點布置在檢測區域;用戶在控製台完成檢測任務分配和對WSN的管理,通過Internet或通信衛星,再經由彙集點發送至WSN中相關節點;相關節點采集信息並沿反向路由反饋給用戶。

   WSN可對人、車、動物及噪聲等入侵目標進行感知與識別,並把識別信息發送給監控者。在2010年上海世博會的安全保障中,WSN主要用於一些重要設施和場所對爆炸物、有毒氣體等目標的靜態和動態檢測。

  世博會期間,由於有了無線傳感網在園區內的應用,才不必擔心有“入侵者”。整個園區3.28平方公裏的圍欄區,從地麵的圍欄到地下埋藏的裝置,都應用到了無線傳感技術。

   氣體傳感器確保參觀者安全

  世博會人流雲集,參展國家及參觀者來自世界各地,要確保參觀者的健康,必須對各場館空氣中易燃易爆,有毒氣體進行實時的檢測。

  zaishibohuizhongdaliangshiyongdeqitichuanganqishiyizhongnenggouganzhihuanjingzhongqitichengfendeminganqijian,tajiangqitizhongleijiqinongduyouguandexinxizhuanhuanchengduiyingdedianxinhao,genjuzhexiedianxinhaodeqiangruobiankehuodeyudaiceqitizaihuanjingzhongcunzaideyouguanxinxi,congerkeyijinxingjiance、監控、報(bao)警(jing),有(you)的(de)還(hai)可(ke)通(tong)過(guo)接(jie)口(kou)電(dian)路(lu)與(yu)計(ji)算(suan)機(ji)組(zu)成(cheng)自(zi)動(dong)檢(jian)測(ce)控(kong)製(zhi)和(he)報(bao)警(jing)係(xi)統(tong)。世(shi)博(bo)會(hui)的(de)重(zhong)要(yao)場(chang)館(guan)內(nei)均(jun)敷(fu)設(she)了(le)光(guang)纖(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)或(huo)光(guang)聲(sheng)氣(qi)體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)光(guang)纖(xian)網(wang)絡(luo),通(tong)過(guo)光(guang)纖(xian)組(zu)成(cheng)氣(qi)體(ti)監(jian)測(ce)網(wang)絡(luo)進(jin)行(xing)實(shi)時(shi)檢(jian)測(ce)。

   圖像傳感器提高場館安保水平

  以集中監視、分析、管理為目的,全天候對入口區域、人流通道、公交車站、場館內的重要區域進行電腦化的分析、管理、儲存、整理,實行定性定量分析,預案防範及網絡化的動態管理,提高整個場館的安保水平,其中就大量應用了各種圖像傳感器,如CMOS圖像傳感器。

  CMOS圖像傳感器是繼CCD之(zhi)後(hou)出(chu)現(xian)的(de)新(xin)型(xing)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)件(jian)。在(zai)展(zhan)館(guan)的(de)每(mei)個(ge)場(chang)館(guan)內(nei)大(da)量(liang)的(de)視(shi)頻(pin)監(jian)控(kong)使(shi)得(de)展(zhan)館(guan)內(nei)的(de)任(ren)何(he)動(dong)靜(jing)都(dou)會(hui)通(tong)過(guo)監(jian)控(kong)攝(she)像(xiang)頭(tou)的(de)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)發(fa)送(song)到(dao)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)CPU,然(ran)後(hou)再(zai)發(fa)送(song)到(dao)視(shi)頻(pin)接(jie)收(shou)端(duan),供(gong)監(jian)控(kong)人(ren)員(yuan)查(zha)看(kan)。在(zai)檢(jian)票(piao)口(kou)檢(jian)票(piao)時(shi),檢(jian)票(piao)口(kou)的(de)攝(she)像(xiang)係(xi)統(tong)就(jiu)會(hui)通(tong)過(guo)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)記(ji)錄(lu)每(mei)個(ge)遊(you)客(ke)的(de)人(ren)臉(lian)圖(tu)像(xiang)。該(gai)係(xi)統(tong)基(ji)於(yu)先(xian)進(jin)的(de)人(ren)臉(lian)采(cai)集(ji)識(shi)別(bie)技(ji)術(shu),是(shi)一(yi)種(zhong)快(kuai)速(su)、準確、可靠的人臉采集、識別監控係統和實時報警係統。係統由前端監控點和監控報警中心組成,其功能包括人臉圖像采集功能、黑名單人臉布控報警功能、人臉比對搜索功能及其他定製功能,其係統建模過程對環境適應性強,可在大多數環境下對不同人物進行建模。

   智能門票

  上海世博會遊客人數眾多,對門票係統在安全防偽和快速驗票方麵都是極大考驗。為此。上海世博會門票采用了RFID技術,門票內含一顆具有自主知識產權的“世博芯”,記錄著參觀者資料。並以無線方式與遍布園區的傳感器交換信息。此技術是將RFID和傳感器集成在一個小小的芯片裏,形成RFID傳感器標簽,兼具RFID的標識能力和傳感器的傳感能力,可以讓一個小小的標簽完成更多的功能。

  另一種是手機門票,檢票入園以手機為載體,采用RFID-SIM技術,集門票、乘車、小額消費等功能為一體,儼然成了世博史上的亮點。用戶隻需更換一張具有非接觸通信功能的SIM卡,就可以通過手機購買世博會門票、刷手機入園、刷手機在園區購物,甚至乘坐上海地鐵等。

  世博綠牆

   花草不種在地上,能種在哪裏?上海世博會給出了答案——種在牆上。世博園內,很多建築都采用了“垂直綠化”的概念,讓牆體披上綠衣。世博主題館東西兩個立麵,種上了5000餘平方米的植物。在這兩麵植物牆上,整齊地密布著4種綠色灌木,世博主題館仿佛穿上了一件靚麗的連衣裙。據了解,這一牆麵,利用了一種叫做“立體花卉”的(de)技(ji)術(shu),它(ta)將(jiang)可(ke)回(hui)收(shou)的(de)廢(fei)塑(su)料(liao)變(bian)成(cheng)容(rong)器(qi),並(bing)把(ba)枯(ku)枝(zhi)落(luo)葉(ye)等(deng)有(you)機(ji)廢(fei)棄(qi)物(wu)作(zuo)為(wei)土(tu)壤(rang)和(he)肥(fei)料(liao)。然(ran)而(er),植(zhi)物(wu)離(li)開(kai)大(da)地(di),又(you)從(cong)何(he)處(chu)汲(ji)水(shui)呢(ne)?不(bu)用(yong)急(ji),植(zhi)物(wu)牆(qiang)裏(li)布(bu)滿(man)了(le)濕(shi)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi),它(ta)能(neng)感(gan)應(ying)“土壤”的濕度,一旦濕度不夠,傳感器就“指揮”滴灌裝置向植物供水。

  據透露,牆壁立麵垂直綠化絕對低碳、環保,它可減少室內空調係統20%以上的能耗。夏天,植物牆利用綠化隔熱、阻隔輻射,降低外牆表麵附近的空氣溫度;到了冬季,它又可以降低風速,形成保溫層。同時,牆麵被綠化覆蓋後,室內空氣濕度可提高10%~20%。

   高科技垃圾桶

  分布在世博園區內的眾多垃圾桶,作為世博園區的各類生活垃圾主要收集工具,設在各個展館、設she施shi旁pang。這zhe一yi個ge個ge外wai表biao與yu普pu通tong設she施shi無wu異yi的de垃la圾ji桶tong,因yin為wei將jiang傳chuan感gan器qi植zhi入ru其qi中zhong而er具ju有you高gao科ke技ji含han量liang。它ta有you著zhe與yu普pu通tong垃la圾ji桶tong不bu同tong尋xun常chang的de功gong能neng,其qi特te有you功gong能neng之zhi一yi就jiu是shi在zai自zi身shen滿man載zai垃la圾ji時shi會hui主zhu動dong發fa出chu信xin號hao,工gong作zuo人ren員yuan將jiang根gen據ju其qi發fa出chu的de信xin號hao來lai安an排pai、fenpeilajiyunshuchedechuxingpinlvheluxian,congertigaolajichulixiaolv。yinweizailajitongdedingbuhedibufenbiezhuangyouyigerongliangchuanganqiheyigeyalichuanganqi,suizhelajitouruliangdezengjia,lianggechuanganqimei5fenzhongjiuzidongganyingtongneilajiyutongrongliangzhijiandeguanxi,dangtongneilajikuaiyaozhuangmanshi,jiyiwuxianwangluochuanshudefangshijiangxinxifankuigeiyuanqulidelajichulikongzhizhongxin。

  同時在世博園區內垃圾運輸車都安裝有GPS定位裝置,根據不同區域垃圾量的增減,管理人員還能為裝有GPSdingweizhuangzhidelajiyunshuchezhidingyitiaohelidezhuangyunlajiluxian,yibimianyunshucheliangwumudedexunshi,daozhigongzuoxiaolvxiajiang。zhetaozhinenghualajichulixitongshouciliangxiangshiboyuan。weijianshaolajichuliguochengzhongchouqiyisan、youaiguanzhandengwenti,shiboyuanquhaipeibeilequanqiuxianjindeshenghuolajiqilishusongxitong,zhezhongjianglajizaidixiamifengguandaowangluojinxingshusongdechulifangshi,yuzhinenghualajichulixitongyiqifahuilejudazuoyong。

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