智能传感器的典型应用

智能传感器的典型应用（精选十篇）

智能传感器的典型应用 篇1

智能传感器是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、材料科学等综合密集型技术的结合, 主要由传感器、微处理器 (或微计算机) 及相关电路组成。微计算机是智能传感器的核心, 它不但可以对传感器测量数据进行计算、存储、数据处理, 还可以通过反馈回路对传感器进行调节。微计算机能充分发挥各种软件的功能, 可以完成硬件难以完成的任务, 从而大大降低传感器制造的难度, 提高传感器的性能, 降低成本。传感器将被测的物理、化学量转换成相应的电信号, 送到信号调理电路中, 进行波、放大、模—数转换后送到微计算机中。智能传感器的结构可以是集成化的, 也可以是分离式的。

1 智能传感器的主要功能

(1) 自补偿功能:通过软件对传感器的非线性、温度漂移、响应时间等进行自动补偿。

(2) 自校准功能:操作者输人零值或某一标准量值后, 自校准软件可以自动地对传感器进行在线校准。

(3) 自诊断功能:接通电源后, 检查传感器各部分是否正常, 并可诊断发生故障的部件。

(4) 数据处理功能:可以根据智能传感器内部的程序, 自动处理数据。

(5) 双向通信功能:微处理器和基本传感器之间构成闭环, 微处理机不但接收、处理传感器的数据, 还可将信息反馈至传感器, 对测量过程进行调节和控制。

(6) 信息存储和记忆功能:对接收到的信息能够进行存储和记忆。

(7) 数字量输出功能:输出数字信号, 可方便地与计算机或接口总线相连。

智能传感器除了检测物理、化学量的变化之外, 还具有测量信号处理 (如滤波、放大、A/D转换等) 、数据处理以及数据显示等功能, 它几乎包括了仪器仪表的全部功能。可见智能传感器的功能已经延伸到仪器的领域。

2 智能传感器的典型应用

2.1 汽车制动性能检测仪

汽车制动性能的好坏, 是安全行车的最重要因素之一, 也是汽车安全检测的重点指标之一。制动性能的检测有路试法和台试法。台试法用得较多, 它是通过在制动试验台上对汽车进行制动力的测量, 并以车轮制动力的大小和左右车轮制动力的差值来综合评价汽车的制动性能。

汽车制动性能检测仪由左轮、右轮制动力传感器及数据采集、处理与输出系统组成, 其总体框图如图1所示。

汽车开上制动检测台后, 其左轮、右轮压下到位开关, 使两个到位开关闭合接通, 单片机检测到信号, 判断汽车已经就位, 于是发出一个控制信号。该控制信号经耦合驱动电路使检测台上的左轮、右轮滚筒电动机电路接通, 滚筒电动机转动带动车轮一起转动。滚筒为粘砂滚筒, 摩擦系数近似真实路面, 可以模拟车轮在路面上行驶。此时, 左轮和右轮制动力传感器开始测取阻滞力, 经信号处理后, 送单片机存储和显示。5s后, 单片机发出刹车信号, 司机踏下制动踏板, 车轮制动力作用于滚筒上, 传送至动力传感器, 信号变换后送单片机存储, 由显示器显示。若某一车轮先被抱死, 停止转动, 则抱死指示灯亮, 滚筒电动机电路断电, 停止滚筒转动, 完成一个检测过程, 汽车制动性能检测结果由显示器显示。

汽车制动性能检测仪电路中使用的单片机型号为AT89C52, 为CMOS型8位单片机低功率、高性能, 自带8KB·Flash程序存储器ROM, 可擦写1000次, 引脚与指令与80C51单片机兼容。

2.2 轮速智能传感器

如图2所示, 轮速智能传感器的硬件结构以单片机为核心, 外部扩展8KB·RAM和8KB·EPR OM, 外围电路有信号处理电路、总线通信控制及总线接口等。

轮速智能传感器检测到的车轮转动速度信号经滤波、整形变换为脉冲数字信号后, 由光电隔离耦合输入到80C31单片机端口。单片机由T1定时器控制, 对端口的脉冲信号进行周期性的采样测量。通信控制器SJA1000、通信接口82C250组成与CAN (汽车协议网络总线) 的控制和接口电路。轮速和其他测控数据由仪表盘上的仪器仪表显示和使用。在轮速智能传感器的设计过程中, 充分考虑了抗干扰和稳定性。单片机的输入输出端均采用光电隔离, 用定时器 (MAX813) 进行超时复位, 确保系统可靠地工作。SJA1000使用方便, 工作环境温度为-40℃～125℃, 特别适合汽车及工业环境使用。

此外, 智能传感器在气象、压力、超声、网络等领域也应用广泛。例如气象参数测试仪, 其软件采用模块化设计, 由主程序、LCD显示子程序、初始化子程序、通信子程序、风向子程序、风速子程序、气压子程序、温度与湿度子程序、按键子程序等组成, 具有实现风向、风速、温度、湿度、气压的传感器信号采集;对采集的信号进行处理、显示;实现与微型计算机的数据通信, 传送仪器的工作状态、气象参数数据等功能。

SF-3000系列智能压力传感器可通过现场通信器来设定检查工作状态, 它可以同时测量静压、差压和温度三个参数。

超声智能传感器传感器内有以微处理器为中心的数据处理电路, 通过测量超声波从传感器到目标再返问所需要的时间, 计算传感器到目标的距离。传感器通过标准串行口与PC机通信, 用户可以通过图形化人机接口监视目标距离, 还可以根据需要改变传感器的参数。

目前还出现了虚拟传感器和网络传感器。虚拟传感器是基于软件开发而成的智能传感器。网络作感器是包含数字传感器、网络接口和处理单元的新—代智能传感器。这种网络化智能传感器的推广应用, 对工业、环境监测、远程医疗、农业信息化、航空航天及国防领域产生深远的影响。

目前, 智能传感器正朝着单片集成化、网络化、系统化、高精度、多功能、高可靠性与安全性的方向发展。智能传感器是应现代自动化系统发展的要求而提出来的, 是传感器发展里程中的一次革命, 它代表着目前传感器技术发展的大趋势。

摘要：智能传感器是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子学、材料科学等综合密集型技术的结合, 主要由传感器、微处理器 (或微计算机) 及相关电路组成。本文重点阐述智能传感器的功能及应用。

关键词：智能传感器,应用

参考文献

[1]何道清, 张禾, 堪海云.传感器与传感器技术[M].北京:科学出版社, 2008.

智能传感器的典型应用 篇2

超声波传感器是利用传感器头部的压振陶瓷的振动，产生高频人耳听不见的声波来进行感应的，如果这声波碰到了某个物体，传感器就能接收到返回波。传感器通过声波的波长和发射声波以及接收到返回声波的时间差就能确定物体的距离，比较具有代表性的，一个传感器可以通过按钮的设定来拥有近距离和远距离两种设定，无论物体在那一种界限里，传感器都可以检测到。例如：超声波传感器可以安装在一个装液体的池子上，或者是一个装小球的箱子上，向这个容器发出声波，通过接收到返回波的时间长短就能确定这个容器是满的、空的或者是部分满的。

超声波传感器还有使用的是独立的发射器和接收器的型号，当检测缓慢移动的物体，或者需要快速响应或者在潮湿环境中应用时，这种对射示或者叫分离式的超声波传感器就非常适用。在检测透明物体、液体，检测光滑、粗糙和有光泽的，半透明材料的物体表面，和检测不规则物体时，超声波传感器都是首选。超声波传感器不适用的情况有：户外，极热的环境，有压力的容器内，同样不能检测有泡沫的物体。

超声波传感器选型要点：

范围和尺寸:被检测的物体的尺寸大小会影响超声波传感器的最大有效范围，传感器必须探测到一定级别的声波才能被激励输出信号hwgy.lightjh.com,一个较大的物体可以将大部分声波反射给传感器，所以传感器可以在它的最大限度内对此物体进行感应,而一个小物体只能反射很少的声波，这样就明显地减小了感应的范围。

被测物:能运用超声波传感器进行检测的最理想的物体应该是大型、平坦、高密度的物体，垂直放置面对着传感器感应面。最难检测的是那些面积非常小,或者是可以吸收声波的材料制作的，比如泡沫塑料,或者是角面对着传感器的。一些比较困难被检测的物体可以先对物体的背景表面进行示教,再对放在传感器和背景之间的物体作出反应。

用于液体测量时需要要液体的表面垂直面对超声波传感器，如果液体的表面非常不平整，那么传感器的响应时间要调的更长一些，它会将这些变化做个平均,可以比较固定的读取。

在Retrosonic模式下使用超声波传感器，使得探测不规则物体也成为可能，在retrosonic模式下,超声波传感器可以先探测一个平整的背景,如一面墙，当任何物体通过传感器和墙之间的时候，就会阻碍声波,传感器感应到了中断，便会意识到出现了物体。

振动:无论是传感器本身还是周围机械的振动，都会影响距离测量的精确度，这时可以考虑采取一些减震措施，例如：用橡胶的抗震设备给传感器做一个底座,可以减少振动，用固定杆也可以消除或者最大程度的减少振动。

衰减:当周围环境温度缓慢变化的时候，有温度补偿的超声波传感器可以做出调整，但是如果温度变化过快，传感器将无法做出调整。

误判:声波可能会被附近的一些物体反射，比如导轨或者固定夹具，为了确保检测的可靠性，必须减少或者排除周围物体对声波反射的影响,为了避免对周围物体的错误检测，许多超声波传感器都有一个LED指示器来引到操作人员进行安装，来确保这个传感器被正确的装好，减少出错的风险。

超声波传感器的典型应用举例

智能化低压配电系统的典型应用分析 篇3

关键字：智能化低压配电系统 典型应用

一、智能化低压配电系统简介

1、智能化低压配电系统的主要特点

智能低压配电系统主要是由低压配电开关、具有通信功能的智能测控保护装置组成，通过将数字通信和计算机网络进行连接，就使得配电站开关设备的运行实现了自动化和智能化管理。智能化低压配电系统使得供电更加可靠，有利于管理，同时也减少了电力成本和检修成本。与传统的配电系统进行对比，智能化低压配电系统主要有以下三个特点[1]：

（1）数字化。这是智能化低压配电系统区别于传统配电系统的主要特点。得益于高速微处理器芯片和高精度数模转换芯片的使用，被测参量都实现了数字化处理。这样使得精度大大提高，并且更加稳定、可靠。（2）多功能化。智能化低压配电系统具有测量、控制、保护等多种功能，系统更加集成、紧凑，从而使得安装和调试更加方便。（3）网络化。职能测控保护装置的数字通信接口通过网络可以和计算机系统进行互联，这样就可以在计算机上对数据进行采集、处理、存储、通信、远控、记录等操作，另外若出现故障还可以报警，或者直接对故障进行处理等[2]。

2、智能化低压配电系统的结构

典型的智能化低压配电系统的结构可以按照三个层次进行划分：监控管理层、前置通信层、现场间隔层[3]。

监控管理层主要负责远程采集数据并进行处理、事件记录与报警、故障分析、生成报表等，通过远程操作，然后利用局域网将数据一级一级向上传送。前置通信层是通过网络通信控制器来对变电站内的智能监控或保护装置的数据井下采集、汇总，然后传送到监控中心，同时也能将监控中心发来的消息进行转发。现场间隔层是利用智能监控或保护装置对现场的电参量进行测量，也对设备的开关状态进行监测，除此之外，也能对具有电动分合机构的开关设备进行控制管理。

二、智能化低压配电系统的典型应用

1、在某广场的典型应用

某广场的职能化低压配电系统的特殊要求是：配电柜采用全封闭结构，元件要具有高集成度；要实现电压配电网络的遥测、遥信以及遥调；通信系统要安全可靠，通信数据的传送要达到快速、准确，并且要预留出无线通信接口，为将来的无线通信的实现做准备。另外，根据该广场的环境，其所有的照明控制的用电和其他临时用电要求供电安全可靠，要對所有的低压配电设备进行监控。

根据以上要求，可以使用集成测量和通信功能的NSXMCCB和UC100通信元件，具有很高的集成度，开关柜内元件数少了很多。另外，使用NSX构成的ATS电源切换系统，该系统供电十分安全可靠，可以保证配电箱内负载的用电。并且该电源切换系统能够应对主回路测电源失电的情况，有备用电源侧可以顶替，因此保证了持续用电。在智能配电箱内的所有NSX MCCB使用的是Micrologic5系列的脱扣单元，NSX能够提供全参数的电力测量，并且还能对故障进行排查，对于配电箱中的各负荷点的历史运行情况都有详细记录，为维护和修理的工作人员大大减少了工作量。UC100可以实现智能配电箱的数据传输，并能根据供电局的需求来定制通信功能。对于一些有用的检测数据如电流、电压、功率等，和断路器的状态都可以即时进行采集，并可以将电量信息以及故障信息进行上传，其中故障信息会自动优先被上传。

2、在循环水泵站的典型应用

该循环水泵站的智能化低压配电系统主要由进线柜、无功补偿柜、MCC（电动机控制中心）控制柜、一般配电线柜和联络柜组成。其中各组成部分的具体配置方案如下所述：

（1）首先配置进线柜和联络柜，选用的是PD194Z-2SY型的网络电力仪表，该表可以实现对电网中三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率和四象限电能进行高精度的测量并显示，还可以实现网络通信功能。除此之外，能对本地或远程的开关信号进行监测，并能对输出进行操控。（2）对于配线柜，选用PD194Z-9S9型的网络电力仪表，该表可以测量电量为三相电流和有功电能，还自带2路开关量输入和输出。（3）对于无功功率补偿柜，选用的是WGK-31-001型的微机无功补偿控制装置，能够对用户的负载进行监控，同时能实时地自动或手动投切补偿电容，从而使功率因数符合供电要求；此外，还有过流保护、过压保护和零序电流保护等功能，能够实现遥测、遥控，并能对单元运行的状态进行监测和控制。（4）对于MCC控制柜，选用WDH-31-100型微机电动机保护装置，能够对电动机发生的过载、过压、欠压、短路、堵转和缺相等情况进行保护，并能对电网的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率等进行高精度地测量和显示，能够对低压三相异步电动机起到保护作用。（5）对于网络通信控制器及监测中心，选用2000R+型网络通信控制器和PDM2000智能配电监控中心，2000R+型网络通信控制器可以实现32台子站设备的合并，并能通过一个RS485、232上行通信口和上级的主战进行连接；PDM2000智能配电监控中心能实现全厂配电系统的数据采集、操作控制、故障分析、生成报表等功能，并能利用与局域网相连而将数据上传[3]。

3、在地铁中的典型应用

智能低压配电在地铁中的应用可以分两部分来介绍，分别是降压变电所低压部分的智能系统应用，和环控电控低压部分的智能系统应用[4]。每一种应用情况又分别对应着两种不同的模式。

首先，降压变电所低压部分的智能系统应用，模式一主要运用了断路器、智能数字化仪表和PLC，能够对进线断路器、母联断路器和三级负荷总开关实现遥测、遥控和遥信操作，并且对变电所备用电源进行监控。模式二是在模式一的基础上增加了某些功能，比如能够遥测、遥信所有的馈出回路。模式二下的智能化低压配电系统的四部分组成分别为太网网关、智能开关、PLC控制器和智能化数字仪表，其中PLC可以对变电所进行智能监控。

对于环控电控低压部分的智能系统应用，模式一能够对电动机回路起到很好的保护作用，可以保证软起动和变频器的稳定性，另外还通过将断路器、交流接触器以及热继电器进行结合，并利用BAS系统来实现对其他馈出回路电机的保护和控制。模式二是在模式一的基础上进行了强化，比如对于馈出回路控制力更强，主要通过BAS系统和PLC的结合，实现通信控制器的独立，从而可以将采集到的数据进行一定的调整。

三、结语

由于智能化低压配电系统具有很明显的优势，因此如今其应用越来越广泛，相关技术也越来越成熟，逐步向小型化和多功能化的方向发展。智能化低压配电系统对于工业的迅速发展和企业的现代化管理都有很大的帮助，因此相信其在不久的将来会有更进一步的发展和应用。

参考文献

[1] 张东.智能化低压配电系统组成原理及典型应用[J]， DQGY， 2010.09：63-65

智能传感器的应用及其发展 篇4

智能传感器最初是由美国宇航局在宇宙飞船的开发过程中提出来的, 目前普遍定义智能传感器为一种对信息具有检测、数据处理、自诊断及具有自适应功能的传感器;IEEE协会从网络方向定义智能传感器为能检测被测量大小并可应用于网络环境的一种集成传感器。随着智能传感器的出现, 智能传感器技术已成为传感器技术发展方向之一, 其涉及信号处理、计算机技术、微电子技术、模糊控制理论、神经网络技术等多种学科, 是一门综合性技术。

1 智能传感器的结构与功能

智能传感器是一种带有微处理器, 可实现测量、处理、存储信息以及逻辑思维判断功能的传感器。智能传感器由硬件和软件组成, 硬件主要包括基本传感器和信息处理单元。基本传感器的性能决定了智能传感器的性能, 其是智能传感器的基础;信息处理单元包括微处理器、信号调理电路等, 微处理器是智能传感器的核心, 信息处理单元是智能传感器区别于传统传感器的主要原因。传感器经敏感元件感知被测量, 并将其转换为电信号, 信号调理电路对电信号进行放大、滤波、D/A转换等处理后送入微处理器。微处理器对数据进行计算、存储等处理, 并经反馈回路对传感器进行调节补偿。软件不仅可处理传感器传送的数据, 增强传感器功能, 也可管理和调节信息检测过程。此外, 还可通过软件实现硬件不能完成的任务, 提高传感器自身性能。

智能传感器的主要功能有: (1) 具有自校零、自校正、自补偿和自标定的功能; (2) 可自动采集、处理数据; (3) 可自检验、自选量程及故障; (4) 可存储数据及信息处理; (5) 可双向通讯, 并使数字输出或符号输出标准化; (6) 具有判断、决策处理功能; (7) 可通过神经网络、模糊控制理论和遗传算法等模仿人类思维。

2 智能传感器的应用

根据功能不同, 智能传感器可分为感知物体的位移、速度、加速度等运动量;压力、温湿度等过程量;波长、光强等光特性量;浓度、流量等液体特性量。目前, 智能传感器已被广泛应用于航空航天、汽车、气体分析、通信等领域。

2.1 在航空航天领域应用

飞机、卫星和火箭都用高精度的导航仪来控制其飞行姿态, 传感器很大程度决定了导航仪的功能及精度, 而传感器在实际使用过程中因环境恶劣影响精度, 因此需要对传感器进行实时监测。例如NASA利用智能传感器网络技术检查火箭、燃料箱、乘员舱等健康状况, 工作原理是:传感器产生电磁波后在结构部件中进行传播, 然后被其它传感器接收, 最后传输数据到计算机后进行数据处理、分析, 以此实现结构健康监测。

2.2 在汽车领域应用

在汽车领域中, 智能传感器已被广泛使用, 有基本的温度传感器、压力传感器、加速度传感器以及用来车距探测、车道跟踪、卫星定位的智能传感器。比如, 汽车的动力系统中有智能微加速度传感器和智能硅压力传感器, 智能微加速传感器用来汽车自动制动和悬挂, 智能硅压力传感器用来测量、控制压力;契合的安全行驶系统中有轮胎压力传感器和安全气囊传感器, 轮胎压力传感器用来测量电压、温度和压力, 安全气囊传感器用来监测气囊使用情况;智能交通系统中有用于电子收费的多种智能传感器等。

2.3 在气体分析方面的应用

智能传感器已成功应用于气体分析方面, 来实现环境监测。2010年, DARPA微系统技术研讨会上提出了一种能监测270多种分析物和干扰物的微气体分析仪, 通过此分析仪不仅可远程监测气体的化学成分, 而且可搭建边境预警传感器网络。

2.4 在通信方面的应用

智能传感器采用可支持以太网和多种现场总线的IEEE1415系列标准作为通用的通信标准, IEEE1415系列标准为连接智能传感器和网络提供了便利。例如:将IEEE1415与射频技术结合, 使用射频芯片、振动传感器、温度传感器设计出基于单片机的无线智能传感器。

此外, 智能传感器的广泛应用, 推动工业自动化进程的同时, 也为我们的生活提供了更好的服务。通过利用智能传感器实时测量人体血压等信息来评价健康状况, 通过运动手环实时监测人体心跳、脉搏和里程来督促运动等。

3 智能传感器的发展趋势

智能传感器是传感器技术发展中的一次重要变革, 是现代自动化发展的一部分, 它正朝着微型化、网络化、集成化、高精度及高可靠性方向发展。

3.1 微型化

如今, 各种设备都朝着微型化发展, 设备的微型化也就要求通过发展新材料及提高工艺水平使得智能传感器微型化。例如, 目前的加速度传感器是由重力块和弹簧组成的, 其体积大、寿命短、稳定性差, 而通过采用激光灯细微加工的硅加速度智能传感器的体积小、寿命长、稳定性高。

3.2 网络化

网络化是智能传感器发展方向之一, 智能传感器通过总线技术将多个传感器构建成系统, 并为系统配备具有网络接口的微处理器, 通过微处理器实现传感器与系统及其他传感器的信息交换。传感器测得的数据就近登录网络, 通过标准的网络协议将传感器和网络技术结合, 即通过TCP/IP协议和具有通信功能的节点进行通信, 实时共享、发布数据。随着智能传感器联网使用, 传感器、互联网、用户间可异地交换信息, 因此厂商可及时诊断传感器故障、指导用户进行维修并升级软件。

3.3 集成化

智能传感器集成化分为两个方向, 一种是利用集成电路技术及微机械加工技术等将多个功能相同的敏感元件集成在同一个芯片上扩大量程, 或是利用集成技术将不同功能的敏感元件集成在同一个芯片上实现综合检测, 同时测量不同的物理参数。另一种是利用微电子电路技术、接口技术等将传感器、信号调理电路和信号补偿电路等集成在同一个芯片上, 来实现智能传感器的自动校准、改善智能传感器的性能。

3.4 高精度及高可靠性

随着工业自动化程度的大幅提高, 对于传感器的要求也越来越严格, 高精度、高灵敏性及高响应性的智能传感器可保障自动化生产的可靠性, 高可靠性的智能传感器直接保障了设备的性能, 因此高精度及高可靠性是未来智能传感器的发展方向之一。

4 结束语

文章首先介绍了智能传感器的结构及功能, 然后阐述了智能传感器的应用现状, 并在此基础上总结了智能传感器的发展趋势。智能传感器的出现改变了传统传感器的设计理念, 并为信息化时代提供了一种崭新的获取信息、处理信息的方式。全面推动智能传感器的微型化、网络化、集成化、高精度及高可靠性发展, 相信一定会为人们的生活带来全新的变化。

摘要：智能传感器是一种带有信息处理功能的传感器, 以其独特的优点受到了广泛的关注、研发及应用, 智能传感器的发展极大地推动了工业自动化的进程。文章主要介绍了智能传感器的结构、功能, 然后阐述了智能传感器的应用以及发展趋势。

关键词：智能传感器,应用,发展

参考文献

[1]郭晨.智能传感器研究的进展与展望[J].魅力中国, 2010 (12) :165-167.

[2]邵云龙, 陈越.浅析智能传感器技术[J].科技论坛 (下半月) , 2011 (7) :47-49.

[3]宋振龙, 孙凤伟, 陈锋, 等.网络化智能传感器及其在航空航天领域中的应用[J].电子测试, 2009 (9) :10-13.

[4]袁一, 万剑, 白雪峰, 等.基于智能传感器和射频技术的军用汽车轮胎压力检测系统的研制[J].军事交通学院学报, 2011 (3) :259-260.

多链路智能路由器产品典型应用方案 篇5

一、广电应用方案

 方案概述

卓至飞高公司依靠强大的技术实力和多年广电网络的组网、运维经验。为广电“量身定做”的“多链路智能路由器”。解决了一直困扰国内广电行业数据网络发展的最大问题之一互联网出口问题。“多链路智能路由器”使用负载均衡技术将多个ISP运营商的出口整合到同一内部网络中，实现多个出口带宽叠加，各出口之间冗余备份确保了互联网的不间断访问。

根据广电的实际情况我们给出“多链路智能路由器”在广电网络中的典型应用。它将电信、移动、网通的互联网出口整合到广电的骨干环网中。以太网、HFC双向网、EPON的宽带用户，可以同时使用三个出口上网。网络的总带宽为三个出口之和，三个出口之间互为备份。如果其中一个或两个出口中断用户数据流量，自动导切到正常的出口上(无需要人工干预，设备自动完成)；中断恢复时设备又重新分配数据流量到该出口(无需要人工干预，设备自动完成)。

 方案拓扑图

ISP2(移动)

专网用户宽带用户IPTV用户宽带用户专网用户

IPTV用户宽带用户

 方案特点

广电网络的设计不仅要能满足现在需要，同时还要拥有可适应未来挑战的可扩展性和灵活性。MLIRroue可帮您无风险地从旧线路迁移到多链路网络上。它可在不影响正常运行时间前提下，通过经济高效链路来帮您提高带宽。MLIRroue所提供的功能远不止可扩展性和冗余的管理 – 它通过负载均衡、基于成本的就近性（proximity）路由以及流量整形，可让所有可用WAN带宽都得到充分利用。

1.2.3.4.5.6.7.轻松实现多专线、多ISP的链路整合；提供双向外连网络负载均衡控制，并具有高度容错能力；经济实惠的Multihoming机制，提供永不断线的网络连线品质；Public IP Pass-Through功能不改变原有网络架构，系统整合简单容易；单机整合所有功能，全自动化管理链路，大幅降低整体网络的管理成本；内建带宽管理／QoS功能，达到最佳化的外连网络带宽运用；支持 DMZ并具有阻断DoS攻击的防护机制；

8.诉讼极高性价比，提供企业最具竞争力的优势。

二、大型企业应用方案

 方案概述

随着当前中国经济的高速发展，各企业的业务也随之快速扩张，由于市场竞争的需要，企业围绕关联产业和产业链形成有机的分工与协作关系的园区正在快速的发展，逐渐在区域形成了聚集效应，给园区内的每个企业的发展带来了新的契机。

园区经济的形成也给各个企业带来了新的课题，为了提高竞争力，推进上下游产业的协同工作，进而更好地管理和沟通，就需要打通企业或部门间的壁垒，使企业的信息流畅通，这样也就必然向企业的IT部门提出了更高的要求—如何构建企业的园区网，能更好地为企业自身服务？

根据大型企业的特点为其推出了“多链路智能路由器”。卓飞想你之所想为大型企业互联网出口给出综合解决方案。为了确保关键业务的应用，MLIRoute内置了QoS 功能，能够根据实际商务需求、服务种类、封包类 型、流量来源以及目地（以 IP 与网络子网来定义）等参数决定带宽分配的政策。通过滤除非预期的网络流量，能大幅改善带宽的使用率，使您在传输重要资料时能拥有最好的传输质量。

 方案拓扑图

ISP2(移动)

宽带用户群宽带用户群宽带用户群

 方案特点

高性能，全分布式交换网络；

高可靠，无间断的通信环境；

灵活弹性的网络扩展能力；

高效率的网络带宽利用率；

全面的QOS部署，多业务融合；

完善的网络安全策略，实现深度安全检测，抵御未知风险。

三、专网应用方案

 方案概述

原有各自独立的路由、交换、安全、语音、视频等功能，现在都开始向融合方向发展，在这个演进发展趋势中，通用性的网络设备如何实现个性化、行业化的定制，成为网络智能化发展的方向，同时带来了集成化后的设备配置、管理方面的易用性要求。

根据专网的特点，我们推出“多链路智能路由器”作为专网的互联网出口综合解决方案。它将电信、移动、网通等互联网出口整合到专网中。高效利用多链路，使得关键业务如VPN、视频会议等能够顺利进行；全自动化管理链路，大幅降低整体网络的管理成本出口之和， 方案拓扑图

ISP2(移动)

终端用户

 方案特点

 方案评价

华为除数据产品外，还有视讯、语音网关等设备，能提供端到端的语音、数据、视讯三网合一解决方案。企业内部电话长途走自己的数据网，节约费用；组成语音VPN，多种手段保证QoS。多种规格的网关设备：根据不同容量要求，配置不同的设备，如总部或大型分支机构可以放置单独的网关，而中小型机构可以利用路由器内置的网关功能；企业全网统一规划，共用一个GK设备。

华为中小企业网络解决方案特点

 成本―低‖：华为系列网络产品拥有完全的自主知识产权,在满足组网需求的前提下为中小企业提供灵活的低

成本网络解决方案；

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 维护―易‖：通过堆叠、集群、HGMP、统一网管等技术实现统一配置、批量配置，网络维护管理简单方便；业务―全‖：全面满足数据、IP语音、IP视频业务传送需要，节省运作成本，提高网络平台的利用效率；安全―高‖：提供完整的安全体系结构，覆盖了系统的各个层面，采用了包括防火墙、认证、授权、端口绑

定等系列的安全措施，确保网络的安全性；



 效率―高‖：利用带宽控制技术，为语音和数据业务提供不同优先级服务，保证了整个网络的可用性； 可靠性―高‖：通过高品质产品、冗余网络规划及端到端可管理技术、满足网核心应用安全、稳定运行要求。华为数据通信产品，以全面的自主知识产权的产品系列、强大的业务提供能力、可靠的安全保证、完善的管理功能，充分满足不同行业的建网需求，目前已在国内31个省市各运营商、政府、教育、金融、电力等各个领域获得广泛运用，并规模进入美国、英国、德国、澳大利亚、巴西等三十多个国家和地区，成为全球市场覆盖范围最广的主导厂商之一。

如今的广域网（WAN）设计不仅要能满足现在需要，同时还要拥有可适应未来挑战的可扩展性和灵活性。它可在不影响正常运行时间前提下，通过经济高效链路来帮您提高带宽。LinkProof所提供的功能远不止可扩展性和冗余的管理 – 它通过负载均衡、基于成本的就近性（proximity）路由以及流量整形，可让所有可用WAN带宽都得到充分利用。采用LinkProof，您将可无缝地

添加、管理并负载均衡多个网络服务提供商（ISP）连接。

集成新的IP链路，同时还无需合并IP地址

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光电传感器在智能小车设计中的应用 篇6

1 光电传感器概述

1.1 光电传感器的结构分析

以光电器件作为程序元件的传感器就是光电式传感器。它能够用于测量更替为光量转换的其他非电量, 如部件半径、表面光滑度、更替、移动、振动、速度, 以及被测物体的体积、工作途径的认定等;也能够用来测量直接引起光量转换的非电量, 如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等。

光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等突出特点, 因此在工业自动化装置和机器人中获得普遍应用。新的光电器件持续涌现, 尤其是CCD图像传感器的出现, 为光电传感器的进一步应用开创了新的历史纪元。光电传感器一般由发送器、接收器和测量程序等三部分构成。

1.2 光电传感器工作原理

依据光通量对光电部件的作用原理不同所设计的光学控制程序的形式是繁多复杂的, 依照光学测控程序发出量性质能够把测控程序分为两种, 即模拟式光电传感器与开关式光电传感器。模拟式光电传感器是将被测量物体更替成不断转换的光电流, 它与被测量物体之间呈单值关系。模拟式光电传感器依据被测量 (测量目标物体) 途径能够分为透射 (吸收) 式, 漫反射式与遮光式 (光线阻档) 三大种类。

透射式指的是被测物体放在光路程序中, 恒光源射发的光能量穿过被测物, 部份被吸收后, 透射光投射到光电元件上;漫反射式指的是恒光源射发的光投然后由被测物体的表面反射到光电元件上;遮光式指的是当光源射发的光通量经被测物光遮其中的一部份, 使投射到光电元件上的光通量更替, 更替的幅度与被测物体在光路路径相关。

光电传感器是利用把光强度的转换更替成电红外线的转换来落实驱动的。发送器对准目标投射光线, 投射的光线普遍来源于半导体光源、吸光二极管还有红外投射二极管。光线持续地投射, 或更替脉冲宽度。接收器包括光电二极管、光电三极管、光电池等构成部件。在接收器的前端, 配置了透镜和光圈等光学元件。在其背部则是测量程序, 它可以筛选出有效红外线, 并对该红外线加以应用。

2 光电传感器在智能小车中的设计与运用

2.1 光电传感器在智能小车中的应用的相关部件

光电传感器在智能小车中的应用程序主要包括单片机驱动、光电测量、电能转换装置运作以及表现运作等四部分构成部分。

单片机驱动程序的主要作用为:按照传感器发出红外线实施对应的动作, 驱动电能转换装置运作程序使小汽车依据事先预设方向和速度运转、运作测量工具测量智能小车的速度、运转的长度以及运转的时间。光电测量部分的主要作用为:测量出地面的测量纸和测量线, 发出对应的脉冲红外线, 完成测量的作用。电能转换装置运作程序的主要作用为:扩大源于单片机驱动部分的红外线, 运作电能转换装置做正反转运转。

2.2 光电传感器在智能小车中的应用编程

在实际应用时, 当上电后该程序处于静候状态, 当光电传感器测量到地面上第一条测量线时, 智能小车开始运转。使用中断方式界定小汽车到达黑线的位置并驱动小汽车的运行形式。在实际运行中, 电能转换装置转动时对进入单片机的高电平有干扰, 即在测量到黑色测量线时, 受到噪音的影响, 产生了许多杂波, 产生测量到了白色测量线的错觉, 导致电能转换装置不能正常的工作, 使用软件推后的途径, 测量到黑色测量线以后, 推后一段时间, 再测量有效的白线, 电能转换装置运作对应的动作, 解决了以上问题。

各程序说明如下。

主程序:主要负责落实初始化任务, 设定智能小车的启动运转形式以及调用显示子程序等。

初始化程序:主要完成各个单元清零以及设置定时器T1、外中断0、外中断1等。

外中断0:主要落实按照光电测量器测量到的小汽车的位置驱动小汽车的运行。

SUB1:慢车子程序。实施程序时, 先使电能转换装置反转约180 ms, 使其停止运作, 然后将放大器的供电电压降低, 使电能转换装置慢速运转。

SUB1:快车子程序。实施程序时, 供高电压给电能转换装置电源, 使小汽车快速运转。

SUB1:停车子程序。实施程序时, 先使电能转换装置反转约, 使其刹车, 然后关掉电能转换装置电源, 再推后10 s, 运作初始化, 实施倒车运转。

推迟子程序:旨在进一步增强光电测量器的测量精准度, 杜绝扰乱, 以及进一步改善LED的显示成效, 均调用了推迟子程序。

显示子程序:用动态扫描的途径运作显示, 使用一片MAX7219运作8片LED。运转的长度用前四位显现, 运转的总时间用后四位显现, 其中前两位以分为显现的时间单位, 后两位以秒为显现的时间单位。

3 结语

本程序的设计以光电传感器工作原理为基础, 用单片机控制程序落实了智能小车的驱动, 并能很便捷地表现出智能小车的速度、运转长度和运转时间。实际实验结果证明, 该程序性能高, 软件编程比较灵活, 具有一定的实用性。

本文所采用的程序设计只是一种简单的形式, 相信在未来的几十年里光电传感器的应用会越来越广泛。

摘要：本文简要分析了电传感器的结构及其工作的原理。并从光电传感器的工作原理为基础, 对智能小车的运作加以设计, 本文首先指出了光电传感器在智能小车中的应用的相关部件, 并对这些部件的作用加以简单的介绍。此后光有对电传感器在智能小车中的应用加以详细的编程, 分析其运作的程序。

关键词：光电传感器,智能小车,应用

参考文献

[1]赵渊.光电传感与测控技术的实现与研究[J].科技致富向导, 2010 (21) :102, 141.

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[3]刘芹, 秦魏, 赵继聪.光电传感器在自动控制窗帘中的应用[J].科技致富向导, 2011 (8) :123.

[4]王晓东, 赵杰, 蔡鹤皋.采用线型PSD设计激光位移传感器的研究[J].仪表技术与传感器, 1996 (3) :34-36.

[5]滕春阳, 魏雨辰, 周选选.光电传感器在智能循迹小车中的应用[J].科技致富向导, 2011 (9) :73.

智能传感器的典型应用 篇7

电力工业是能源战略布局的重要内容,是能源产业链的重要环节。实现电网的安全稳定运行,提供高效优质的电力供应是全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会的重要保障。

经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出,使电力工业的发展面临新课题和新挑战。依靠现代信息、通信和控制技术,建设智能电网、坚强电网,适应未来可持续发展的要求,已成为国际电力发展的现实选择。

坚强智能电网涉及到发电、线路(输电)、变电、配电、用电、调度等电力生产全过程中的六大环节,传感器则是在这些过程中进行数据采集的关键元器件,是坚强智能电网的坚强支撑。

光纤传感器具有绝缘、抗电磁干扰、耐高电压、耐化学腐蚀、安全等特点,已广泛应用于发电厂、变电站、输电线路等,进行电压、电流、温度、应变等物理量的检测。本文将介绍光纤传感器的基本原理,对电力系统中应用的几种光纤传感器进行讨论,并对其发展趋势进行展望。

1 光纤传感器的基本原理

光纤具有良好的传光能力,而且具有信息传递能力,且无需中间介质即可将外界环境因素的变化转化为光纤中的光性能的变化。正是由于光纤的这一特点,自20世纪70年代起,光纤传感器技术获得了飞速发展。

图1是光纤传感系统的基本构成。光源、传输光纤、传感头和光电探测器构成基本的光纤传感器。传感头实质上是一个光学调制器,它将外部物理量的变化,通过各种光学效应(如法拉第效应、电光效应、磁光效应等),以强度、波长、相位、偏振态等方式,调制在光纤内所传输的光波上,由光电探测器进行解调转变成电信号,通过信号处理,获得所需的信息。

光纤传感器的种类非常多,从电力应用的角度看,主要是研究贯穿电力工业六大环节的光纤电流传感器、光纤电压传感器以及分布式光纤传感器。

2 光纤电流传感器

对电力系统中的高电压、大电流进行检测,可利用磁光效应制成光纤电流传感器。磁光效应指的是具有固定磁矩的物质在外磁场的作用下,其电磁特性将发生变化,从而导致光波在其内部传输时特性也发生变化。光纤电流传感器采用光纤作为传输介质,与传统的电磁感应式电流互感器相比,与被测装置没有电气连接,可对电力系统中高电压、大电流进行测量,并具有明显优势:不含油,没有爆炸危险;绝缘等级高,运行安全可靠;抗电磁干扰,测量范围宽;体积小,便于安装等[1,2]。一种基于磁光效应的光纤电流传感器结构如图2所示。

光源发出的光经过光纤进入放置在被测电流所产生的磁场中的磁光材料中时,由于磁光效应,与磁场方向平行的偏振光的偏振方向将会发生偏转,偏转的角度取决于磁场强度,入射光旋角θ与输电线电流I(I=Imcos ωt)的关系为:

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式中V为磁光材料的费尔德(Verdet)常数,L为光透过磁光材料的几何长度,H为磁场强度,r为导线半径。

根据马吕斯定律,当入射光强为Φ0,出射光强为Φ,且起偏器、检偏器的偏振方向成45°时,则有:

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由式(1)和式(2)可得:

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可见,输出光的光强是被调制的,通过光电变换后,可还原为调幅电压信号,对此信号进行解调,则可恢复被测电流信息[3]。

光纤中存在的双折射,会降低光纤电流传感器的灵敏度,是光纤电流传感器实用化的最大障碍。Sagnac干涉仪是解决电流传感器这一问题极具吸引力的方案。有报道称,采用外Sagnac的全光纤电流传感器的灵敏度提高了近十倍。目前,光纤电流传感器研究的重点是如何提高系统的温度稳定性与振动稳定性[4,5]。

3 光纤电压传感器

目前对光纤电压传感器的研究,大多基于泡克耳斯(Pockels)效应。泡克耳斯效应表明:在外电场的作用下,晶体中的束缚电荷会重新分布。晶体的介电特性的变化,使晶体的两个主折射率(ne和no)之差Δn与外电场场强E成正比:

Δn=ne-no=γE (4)

式中γ为线性电光系数。

若加在晶体上的电场方向与通光方向平行,称为纵向电光调制;若通光方向与所加电场方向垂直,称为横向电光调制。采用纵向调制的光纤电压传感器,其优点是半波电压只与晶体的电光性能有关,而与晶体尺寸无关;但纵向调制须在晶体两端面上蒸涂透明电极,不仅增加了工艺的复杂性和生产成本,还增加了光学损耗,降低了灵敏度,另外,这种方式的线性动态范围低,不适合用于电压较高的场合。

目前光纤电压传感器多采用结构比较简单,对电极无特殊要求的横向电光调制方式。这种方式以锗酸铋(Bi4Ge3O12,BGO)作为电光晶体,电场施加方向与光传播方向垂直。BGO在没有外加电场作用时是各向同性的,光通过时不会发生双折射。当有电场作用时,导致通过晶体的光的偏振态发生变化,产生双折射,一束光分为两束偏振方向互相垂直的线偏振光,两束光的相速不同,因此通过晶体后会产生相位差δ:

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式中λ为光波波长, n为晶体的折射率, l为晶体通光方向的长度, d为外加电压方向的晶体厚度, γ41 为晶体材料的电光系数, U为待测电压。

当外加电压使得出射的两束光相位差为π时,此时的出射光强最大,我们称此时的外加电压为半波电压Uπ ,即:

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由此可以得出:

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可见只要测出相位的变化,就可测出被测电压U。

直接测量光的相位变化几乎是不可能的,通常是采用光的干涉间接进行测量。从晶体出来的双折射光束的偏振方向不一致,因此它们不能直接产生干涉。为此,在BGO的两端加入起偏器和检偏器,使得它们在偏振片的透光轴方向的振动分量在同一方向,两束光波可产生干涉,同时为了获得近似线性的结果,在起偏器和BGO之间插入λ/4波片,如图3所示。

若不考虑λ/4波片作用,当起偏器和检偏器的偏振轴相互垂直且外加电压为U=U0sin ωt时,可以得到干涉光强I为:

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式中I0为经过起偏器的线偏振光的光强。当插入λ/4波片后,两束偏振光的相位差增加π/2,则有:

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当δ很小(即U远小于Uπ)时,可得线性近似:

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由此可见,只要测出光的强度变化即可测出被测电压的变化。

4 分布式光纤传感器

前面介绍的光纤传感器都属于单点测量,通常用于电力系统中的发电、变电、配电等环节中的电气设备中。对于输电环节,则需要采用分布式光纤传感技术,来对长距离、大跨距的输电线路进行温度、应力等物理量的监测,保证输电线路安全、正常运营。

分布式光纤传感系统将光纤的传输和传感功能融合在一起,同时利用光纤作为传感敏感元件和传输信号介质,外界被测场以一定的空间分布方式对光纤中的光波进行调制,通过检测调制信号即可给出被测物理量沿光纤长度方向的连续分布值。与传统监测方法比较,分布式光纤传感器可以在易燃、易爆的环境下对上万个监测点同时测量,并可对每个测量点进行准确定位,可广泛应用于经济建设和军事建设的各个领域。在电力行业中,主要用于对电力电缆进行温度、应力的检测监控,事故点定位,电缆隧道、发电厂和变电站的检测及火灾报警,水库大坝的监测以及渗漏报警等。目前流行的分布式光纤传感方式主要有三大类:

(1) 基于背向瑞利散射的光纤分布式传感技术,该技术通常使用光时域反射(OTDR)方法对测量目标定位。基本构成见图4。在20世纪80年代初期,基于背向瑞利散射的传感技术得到了很大的发展,但目前对这方面的研究主要局限于光纤损耗和光纤断点检测方面。

(2) 基于拉曼散射的光纤分布式传感技术,该技术利用拉曼散射中斯托克斯光和反斯托克斯光的强度之比是温度的函数,对被测物体进行温度测量。其基于拉曼散射的分布式温度传感技术是分布式光纤传感技术研究中较为成熟的一种,目前该类传感器的一些产品已出现在国内外市场,其空间分辨率和温度分辨率已分别达到1 m和1℃,测量范围为4～8 km。

(3) 基于布里渊散射的分布式光纤传感技术,可以分为布里渊光时域反射技术(BOTDR)和布里渊光时域分析技术(BOTDA)和布里渊光频域分析技术(BOFDA)。虽然起步较晚,但最近几年发展很快,与其他类型的分布式传感器相比,它的优势在于理论上可以实现长距离的传感,且其在温度、应变上的测量精度、测量范围以及空间分辨率均高于其它传感技术,进而满足输油管道、输电电网等的长距离检测,所以对提高传感系统传感距离的研究具有重大意义[6]。将一路脉冲激光(泵浦光)和一路连续激光(探测光)从被测线路的两端分别注入,当两路激光的频差等于布里渊频移时,在布里渊放大效应的作用下,信号较弱的激光将会被信号强的激光放大。当被测光纤的某一段受到温度、应力的影响时,这部分光纤的布里渊频移将发生改变,通过检测输出端的光功率变化,即可实现分布式探测。BOTDA研究在国外已取得了突破性的进展,成功地将空间分辨率和温度测量精度提高了一个数量级,获得了5 cm的空间分辨率和±0.35 ℃的温度测量精度。

采用分布式光纤传感器对输电线路进行温度测量在国外已经得到广泛应用,而国内也在积极地开展这方面的研究工作。参考文献[7]给出了一个分布式光纤传感器对电缆进行温度监测的实例。该系统通过模拟和在154 kV输电线路上的实用,表明该系统具有小于1℃的温度分辨率和1.22 m的空间分辨率,其系统框图见图5。电缆温度监测可以在电缆全长度范围内发现过热点和异常行为点,包括快速升温点和慢性升温点等,能发现限制电缆载流量的瓶颈温度与位置信息,在预防电缆故障的同时为电力调度提供科学依据。

分布式光纤传感器在输电环节的另一种应用,则是对输电线路的塔、线的结构健康监测,尤其是监测输电塔、线在恶劣环境(覆冰、大风、高低温等)下的受力情况,确保电力系统的安全可靠运行,这方面的研究处于起步阶段。如何充分利用光纤传感器多参数测量的优势,如何将分布式光纤传感系统对温度和应力进行测量与电缆故障诊断技术相结合,构成基于光纤传感器的电缆在线故障诊断系统,实现电缆温度、应力应变的实时监测和动态载流量分析,实时进行电缆电气故障分析、识别和定位,保障智能电网的安全可靠运行,将是分布式光纤传感器在输电环节应用的重点发展方向。

长距离光纤内特定位置信息的提取方法及提取精度与信号特征辨识,是分布式光纤传感系统信号处理的重要组成部分,也是分布式光纤传感系统的关键部分。参考文献[8,9,10]给出了一种信号提取的硬件结构设计和信号辨识的算法,具有一定的实用价值,有兴趣的读者可以参考。

5 光纤传感器在坚强智能电网中的应用展望

追求电网运行更高的可靠性、安全性、稳定性是电力系统永恒的主题,智能电网就是利用更先进的通信、信息和控制技术,构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一坚强智能化电网。

“十二五”期间,国家将投入巨资进行坚强智能电网的建设,以发展为主线,加快建设以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的国家电网,构筑坚强的网架结构,至“十二五”期末,将基本建成坚强智能电网,智能化程度达到国际先进水平。

根据国家电网“十二五”规划及中长期规划,有分析家称,未来10年,智能电网预计年均投资约3 000亿元。在2011年智能电网计划的“全面建设阶段”,投资金额将接近2万亿元。随着智能电网的全面建设,其所涉及的领域也将日益广泛,国家电网的投入资金将拉动十倍乃至百倍的资金跟进,将会为整个产业链提供巨大的市场空间。智能电网的基本特征就是信息化、自动化和互动化,要实现这一目标,作为信息采集的关键元器件,传感器是不可或缺的,而光纤传感器由于其自身的优点,必将在电力系统中获得广泛的应用。

作为一种新型的探测技术,光纤传感器在电力系统中的应用发展十分迅速,但就目前情况来看,笔者认为有如下几个问题尚需解决:

(1)光纤传感器在电力系统中的应用,在我国目前尚处探索阶段,要在电力系统中获得广泛应用,必须根据相关设备的运行状态和要求,制定统一标准。不如此,则产品的安全性、可靠性、维修性会良莠不齐,影响设备的安全可靠运行,严重时甚至会危及整个电网的安全。

(2)大力推广“产学研用”四位一体的产品开发模式。目前研制生产光纤传感器的科研院所与厂家大多较少涉足电力系统,对电气设备的运行状态、环境需求等缺乏了解,影响了光纤传感器产品在封装、安装工艺、设备故障检测、控制程序软件等方面的性能提升,不能很好地与坚强智能电网的要求匹配。“产学研用”四位一体的模式将会很好地解决这一问题。

(3)光纤传感器与电磁传感器相比,由于其在制作材料、工艺上的特殊性,导致其在价格上并不占优势。如何降低成本也是光纤传感器研究的课题之一。在降低成本的同时,根据使用环境的特殊要求,做到封装适用,安装规范,提高产品的耐环境性能和使用寿命。

(4)积极研究现有电网的设备改造,使光纤传感器全面应用于现有电网的设备与线路中,使其符合智能电网的要求,花最小的代价获取最大的效益。

随着科学技术的飞速发展,新材料、新工艺、新技术的不断涌现,光纤传感器这一新兴产业,必将在电力工业这一国民经济重要支柱产业中获得飞速发展和广泛应用。

参考文献

[1]赵勇.光纤传感原理与应用技术[M].北京:清华大学出版社,2007.

[2]刘晔,王锋,韦兆碧,等.光纤电参量传感器的研究[J].湖南工程学院学报,2002,12(1):1-5.

[3]孙凤池,黄亚楼,赵永林.一种基于磁光效应原理的智能化电流传感器[J].仪器仪表学报,2001,22(Z3):114-117.

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[5]许玲,惠小丽.光学电流传感器的实现方案及其现状[J].光电子技术与信息,2004,17(1):39-43.

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传感器在智能家居中的应用和发展 篇8

关键词：传感器,智能家居,应用

0 引言

智能家居或称智能住宅, 是一个以住宅为平台, 兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化, 集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境[1]。

智能家居需要达到提高居住环境质量的目的就需要利用以红外传感器、温度传感器、声控传感器、湿度传感器、视频传感器等传感器适时的采集家里的各类数据, 然后传输给控制系统, 控制系统再做出判断执行相应的动作, 以创造符合个人需求的环境。

1 传感器在智能家居中的应用

传感器被国家标准GB7665-87定义为:“能感受规定的被测量件并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置, 通常由敏感元件和转换元件组成”[2]。目前智能家居产品都是以传感器来获取环境数据、设备数据、用户数据等, 通过后台处理数据并将其作为控制设备的依据, 调节或者改变参数以使得个性化和符合个人需求的服务服务于人。

1.1 传感器的应用使居家更安全

以红外线传感器等为主的传感器构建了一个居家安防系统保障人们的安全。通过红外线传感器探测闯入住宅内人体发出的红外线;通过震动入侵传感器感知入侵者进入人防范区域犯罪;通过火灾烟雾传感器探知住宅是否存在火灾的风险;通过一系列的传感器来探测住宅内是否有人闯入或者有无火灾进而进行报警或者通知主人, 保障人在家里或者不在家里时的安全。

1.2 传感器的应用使居家更健康

智能家居中传感器能够通过探测适合人居住的环境条件, 并将信息传递给人以便调节环境参数。例如通过co2传感器来探知co2的浓度;通过温度、湿度传感器来探知屋内的温度并根据个人的喜好来调节气温、湿度;通过传感器来探知居家的环境条件并实时的进行调节, 让其在一个健康、愉悦、适合自己的环境中生活。

1.3 传感器的应用使居家更节能环保

智能家居的其中一个目的就是达到节能环保, 节能环保在如今能源短缺的背景下具有重大的意义。例如温度传感器可以用来检测环境的温度, 并根据人的睡眠习惯来调节温度, 而不是让空调保持一个固定的温度;通过光电传感器来探测窗户受到的太阳光热度进而调节遮光窗帘;通过智能开关来控制电器的开关时间进而避免电能浪费;通过传感器来调节家里设备的运转或开关来达到节能环保的目的。

1.4 无线传感器网络的应用使居家更舒适便利

无线传感器网络将网络技术引入到无线智能传感器中, 使得传感器不再是单个的感知单元[3], 这些传感器可以相互交换信息组成有机的整体, 并将详尽而准确的信息传送到需要信息的人, 利于人做出正确的决策。

2 传感器在智能家居中的发展

在智能家居领域, 要采集人真实生活数据需要以大量的传感器作为技术支撑。随着智慧城市、智能家居、大数据等迅速发展和应用, 作为“神经元”的传感器将发挥举足轻重的作用。《中国传感器产业发展白皮书 (2014) 》表示, 2014年市场规模有望超过860亿元, 并预测未来5年我国传感器市场将稳步快速发展, 平均销售增长率将达到30%以上[4]。因此, 传感器市场具有非常大的发展前景, 传感器技术也会向着更加智能化、网络化发展, 以使智能家居更加个性化、智慧化。

3 总结

总之, 传感器在智能家居中占据了举足轻重的作用, 正在改变着人们的居家环境。然而, 现阶段传感器在智能家居中的应用开发还不够完善。随着技术的发展推动传感器技术的发展使其在智能家居中发挥更大的作用。

参考文献

[1]陈任, 余征, 梁金瑶.物联网时代的智能家居发展机遇和挑战[J].智能建筑与城市信息.2010 (5) :21-23.

[2]王捷婷, 传感器及应用[M], 中国劳动社会保障出版社.2014:2.

[3]张涛, 一种基于分簇的无线传感器网络安全路由协议[D], 武汉理工大学, 2010.

智能传感器的典型应用 篇9

智能电网建设必须采用上述各种技术来支撑智能电网所需的属性。这些技术不少是在现有电网中已采用或是正在完善的技术,如无线传感器通信技术,传感器信息采集、计量技术,网络融合技术,数据融合技术,网络安全与自愈技术,决策支持和人机接口技术,智能电表技术,家庭储能计入技术,清洁能源接入技术等。

无线传感器网络(WSN)是新一代无线通信中的热点领域,具有广阔的市场前景和潜力。其由随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的微小节点通过自组织的方式构成网络,借助于节点中内置的形式多样的传感器进行测量,采用短距离的无线低功率通信技术。

无线传感器网络不同于传统的有线网络,它能够实时采集并检测实际系统或环境中的参数,并传递给系统需求者。该网络具有自组织性、抗干扰能力强、自愈性好等特点,能够保证系统的稳定性、健壮性,充分利用好这些功能可以很好地解决智能电网建设中遇到的很多问题。

1 无线传感器网络体系架构研究

在不同应用中,无线传感器网络节点的组成不尽相同,但一般都由数据采集、数据处理、数据传输和电源这4部分组成。无线传感器的类型由被监测物理信号的形式决定。处理器通常选用嵌入式CPU,如Motorola的68HC16,ARM公司的ARM7和Intel的8086等。数据传输单元主要由低功耗、短距离的无线通信模块组成,比如RFM公司的TR1000等。因为需要进行较复杂的任务调度与管理,无线传感器网络需要一个微型化的操作系统,如嵌入式Linux。

启发于现有的比较经典的、成功的传感器网络体系构架设计,对无线传感器网络体系进行的构架设计如图1所示。

1) 数据采集层。

主要是对各个电力设备以及变电站设备进行实时的状态数据采集。通过无线传感器节点的部署,对不同设备进行信息采集时,节点上装备的无线传感器不同。这些节点按照区域进行划分。每一个区域的数据存储在对应变电站的存储器中,存储器对采集的数据进行初步处理,然后加上地域标签传输到上一层。

2) 数据传输层。

分为变电站层级、区级、县市级、省级国家级共4个级别。上一层的数据管理中心可以查看下一层的数据,下一层的数据管理中心有义务定时地向上一层的数据管理中心上传最新采集的数据。不同的层向上一层提交数据的时间间隔是不同的。

3) 数据处理层。

不同层的数据处理能力是不同的,因此得到的数据形式和传输的数据量也不同。第一层是在无线传感器节点将采集的数据进行简单处理,主要是去掉冗余的数据;第二层是各个变电站将自己管辖范围内的各个区域的数据收集后,周期性的进行处理确定是否该区域有异常事件方式,并将一些基本的检测数据进行上传;第三、四层分别是区级、市县级的数据处理,分别确定该级别的数据是否有异常,并作好备份处理;最后是国家级的数据收集处理中心,对数据进行统一格式的存储和管理。

4) 应用系统层。

主要是对不同层次的数据进行分析处理,并进行相应的预测和故障排除。如及时地预报电力元件是否出现或将会故障;如果出现故障,则分析问题出现在何处,是什么原因造成的,并将分析结果提供给维修人员进行相应的维修处理。

本文提出层次无线传感器网络的构想,将其按照区域大小分层,不同层次可采用不同的通信标准,这样对数据的传递、初步分析、节点定位、解决突发事件具有很大的帮助,也增加了电网的智能性。

2 无线传感器网络大规模组网技术及网络管理研究

无线传感器网络大规模组网技术及网络管理研究的目的,是研制适用于规模性密集布设和自治组网的无线传感器节点。当数量巨大的无线传感器节点被随机布设后,自治组网和网络管理成为网络运行和业务应用的一个核心问题。自治组网和网络管理需要无线传感器节点和网关设备的底层支持,其实现需要软硬件的协同设计来完成。因此,研究大规模组网和网络管理技术将为无线传感器节点、网关设备和系统软件的研究提供技术支撑。大规模组网及网络管理的关键技术主要包括:时间同步机制、网络拓扑控制、网络安全等。

2.1 时间同步机制研究

时间同步机制是协同无线传感器网络的一个关键机制,是高效路由、定时唤醒、冲突避免等技术的基础。目前已经提出了多种时间同步机制,如参考广播同步(RBS)、时间同步协议(TPSN)和TYNY/ MINI-SYNC等,但都存在一定的缺陷。例如,RBS由于需要用于广播交换以得到成对节点同步的开销,随着网络密度的增加,这种开销也随之增加;TPSN 由于采用了分级的方式和传统的同步方式,使得同步效果比较好,但是增加了能耗和复杂度;MINI-SYNC 算法的复杂度相对较低,但是对于计算和存储的要求较高。

本文研究采用一种基于错误容忍的自适应快速轻量级时间同步机制,通过结点问答机制来快速获取当前时间,达到快速时间机制的效果。基于这种模式可以使一部分不工作的节点休眠,而当这些节点被唤醒时可以立即通过问答方式立即获取当前时间,节省了大量的等待时间,从而节省了能量。而当有一些节点受损坏时,根据邻居节点的相关信息通过空间和时间组合方式进行对现有时间的恢复和广播。考虑到TPSN在网络稠密的地方效率高,而RBS在网络稀疏的地方效率高,本机制根据网络节点分布情况动态设置和调整一个门限值,从而根据不同的情况而采取不同的时间同步机制(TPSN或RBS)。这种机制同时采用了接收者—接收者模式和接收者—发送者模式。结合这两种模式的优点即可以节省能量,又能达到较高的时间精确度。

2.2 网络拓扑控制研究

2.2.1 网络拓扑控制的意义

智能电网中的无线传感器是感知网络的关键,构建一个合理的网络拓扑结构,能够提高路由协议和MAC协议的效率,为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面提供基础,有利于延长整个网络的生存时间,对数据高速、可靠传输具有重要作用。拓扑控制是在保证网络连通性和覆盖度的前提下,通过一定的功率控制或骨干网节点的选择算法,剔除节点间不必要的无线通信链路,生成一个能量高效的数据转发的优化网络拓扑结构。

无线传感器网络拓扑控制机制的设计主要考虑通过调节无线传感器节点的发射功率,在降低节点通信能耗的同时,要保证网络的连通性和覆盖度,尽可能地均衡节点间的数据转发任务,以延长网络生存时间、提高网络整体性能为目标。

在无线传感器网络中,对网络的拓扑控制与优化有着十分重要的意义,主要表现在以下几个方面。

1) 影响整个无线传感器网络的生存时间。

无线传感器网络的节点一般采用电池供电,节省能量是网络设计主要考虑的问题之一。拓扑控制的一个重要目标就是在保证网络连通性和覆盖度的情况下,尽量合理高效地使用网络能量,延长网络的生存时间。

2) 减小节点间通信干扰,提高网络通信效率。

无线传感器网络节点通常密集部署,如果每个节点都以大功率进行通信,会加剧节点之间的干扰,降低通信效率,并造成节点能量的浪费;如果选择太小的发射功率,会影响网络的连通性。所以,拓扑控制中的功率控制技术是解决这个矛盾的重要途径。

3) 为路由协议提供基础。

在无线传感器网络中,只有活动的节点才能够进行数据转发,而拓扑控制可以确定由哪些节点作为转发节点,同时确定节点之间的邻居关系。

4) 影响数据融合。

无线传感器网络中的数据融合指无线传感器节点将采集的数据发送给骨干节点,骨干节点进行数据融合,并把结果发送给数据收集节点。而骨干节点的选择是拓扑控制的一项重要内容。

5) 弥补节点失效的影响。

无线传感器节点可能部署在恶劣环境中,因此很容易受到破坏而失效。这就要求网络拓扑结构具有鲁棒性以适应这种情况。

2.2.2 网络拓扑控制研究的方向

无线传感器网络中拓扑控制分为功率控制和层次拓扑结构控制两个研究方向(见图2)。

节点功率控制机制调整无线传感器网络中每个节点的发射功率,保证网络连通,在均衡节点的直接邻居数目(单跳可达邻居数目)的同时,降低节点之间的通信干扰。

层次拓扑结构控制利用分簇思想,依据一定的原则使网络中的部分节点处于激活状态,成为簇头节点,由这些簇头节点构建一个连通的网络来处理和传输网络中的数据;其他节点为簇内节点则处于非激活状态,关闭其通信模块以降低能量消耗,并且定期或不定期地重新选择簇头节点以均衡网络中节点的能量消耗。

层次拓扑结构控制具有很多优点,例如,由簇头节点担负数据融合的任务,减少了数据通信量;分簇式的拓扑结构有利于分布式算法的应用,适合大规模部署的网络;由于大部分节点在相当长的时间内关闭通信模块,所以显著延长了网络的生存时间等。

2.2.3 网络拓扑控制的算法

无线传感器网络在某种程度上可视为一种ad-hoc网络,但相对于一般意义上的ad-hoc网络来说,其面临的环境更复杂多变,其节点的部署更密集,节点能量更有限,无线链路更容易受到干扰,节点也更容易失效,所以必须研究适应于无线传感器网络的、面向具体应用的、更高效的拓扑控制算法。

根据层次化的拓扑结构,国内外研究人员提出了很多算法来提高系统的通信效率和能量利用率。在保证网络覆盖的前提下,需要使全网中形成簇的个数尽量少,同时还要考虑节点剩余能量和网络鲁棒性问题。

1) LEACH算法是一种自适应分簇拓扑算法,它的执行过程是周期性的,每轮循环分为簇的建立阶段和稳定的数据通信阶段。

2) GAF算法是以节点地理位置为依据的分簇算法。

3) TopDisc算法来源于图论中的思想,是基于最小支配集问题的经典算法。它利用颜色区分节点状态,解决骨干网络结构的形成问题。

2.3 安全体系研究

由于无线传感器网络自身的一些特点,为路由协议等安全机制的设计和实现带来了前所未有的挑战。

1) 节点资源高度受限。为了降低无线传感器网络部署成本,传感节点在计算能力、存储空间、通信能力(包括通信带宽和通信范围),特别是电池寿命方面受到很大的约束,从而制约了在传感节点所能采取的加密、解密以及认证措施,并引入了传统安全机制的适用性问题。例如,计算密集型的公开密钥系统的适用性问题。

2) 面临更大的物理安全问题。传感节点通常被部署在无人看管的区域,易受到各种物理攻击,传感节点易被捕获。

3) 采用无线通信方式,使得无线传感器网络易遭到窃听、非授权访问、假冒、重放和拒绝服务攻击。

4) 传感节点除了具有路由器功能之外,还具有传统路由器所不具有的功能,即将巨大的源数据汇集成有用的数据,这通常需要在通信节点间建立信任关系。

目前,对于无线传感器网络安全路由协议方面的研究仍然很少。已有的许多安全路由协议大多是针对一般的自组织(Ad hoc)网络提出的。尽管无线传感器网络也属于一种Ad hoc网络,但是相对于一般Ad hoc网络而言,无线传感器网络仍存在诸多差异,这使得很多的路由协议不适用于WSN,必须依据WSN的特点设计新的路由协议,使之有效地保证WSN功能的正常实施。WSN需要一系列的跨层、自适应安全机制来保证网络的运行安全。因此,对于无线传感器网络的安全路由协议需要重新加以分析和研究。

路由协议的威胁一般来自外部攻击和内部不安全节点两方面,认证是安全保障重要技术之一。任何节点无论合法与否,只要具备相应的硬件设备就能在网络中发送数据,对接收到的数据进行合法性验证(是否由合法的实体发送),对于网络的安全至关重要。其中,公共密钥架构(PKI)和认证授权(CA)就是两种非常重要的认证机制。一方面,可采用数字签名技术实现认证以保护路由信息,但计算量大、耗能多;另一方面,无线传感器节点大多处于无人达到区域,在地理位置或虚拟位置上增加时间戳机制来实现认证,可以防止不良节点的攻击问题。为了确保位置信息的安全,目前通常采用正确计算位置信息和修正位置信息两种方法。定位技术应用于安全性保障中可实现路由认证,结合其他安全技术将提高路由的安全性。使用定位技术来解决无线传感器网络的安全问题是一个很新的课题。

无线传感器网络的特性使其具有巨大的应用价值,而计算、资源和能量有限的节点又需兼备路由功能,使其路由协议的安全性研究尤为重要。但是,现有的路由协议在安全方面有一定的局限性,而且存在对具体应用环境针对性不强等问题。因此,还需根据实际情况作进一步的改进和完善,如在密钥的更新、撤销和攻击检测方面等。

3 无线传感器网络环境感知、数据采集技术研究

智能电网的一大重要机能是对电网的各个节点进行监控,各个节点必须能够准确地给出该节点的各类信息,包括无线传感器网络采集电网各个节点的电力数据(电量、功率、电压、电流、频率、相位、功率因数、谐波成分等)、电力异常(失压、缺相、窃电等)以及环境信息(包括温度、湿度、气压以及图像信息等)。

环境信息测量可采用现有网络管理、视频监控这些成熟技术实现。环境信息监测是这些应用的组成部分,可以从这些应用中借鉴到适用于各种成本、功耗需求的环境信息测量解决方案。

电力数据的采集需要解决以下几个关键问题。

1) 大动态范围下高精度计量/测量。

在电能传输和使用过程中,电压信号通常为稳定数值(例如220 V),但是电流信号有着极大的动态范围,通常用户节点的动态范围就需要达到1∶1 000,而在一些关键节点,动态范围要求会进一步提高。在如此宽的动态范围内,电能计量提出了电量1‰,有效值1%以上的精度要求,这就要求设计高精度、高动态范围的模数变换器(ADC)和位宽足够的数字处理系统。

2) 谐波测量。

电力线上在50 Hz基波信号之外通常存在高次谐波,这通常是由于使用非线性器件导致,并成为对电网的主要污染之一,必须有手段对各个节点的谐波含量、分布进行测量分析和治理。谐波测量的主要手段包括快速傅里叶变换(FFT)频谱分析和滤波器组两种方案,FFT方案必须解决同步采样的实现问题,滤波器组则必须在硬件代价和测量精度之间找到合理的平衡点。

3) 无功测量。

无功电量是电网污染的另一个主要来源,简单的移相方法只能测量基波无功电量,必须采用对所有频率信号有相同相移和增益的滤波器才能准确计量各次谐波的无功电量。

4 无线传感器网络信息处理技术研究

根据智能电网的特点,无线传感器节点所要收集的数据将是多样的,可通过这些数据了解整个电网的运行情况,包括各个设备的使用情况。因此,智能电网的控制系统应具有很强的信息处理能力,同时对无线传感器网络的信息数据处理技术的要求也很高。

由于无线传感器网络采集的流数据是连续、无限、快速、随时间变化的,而且许多是相似的数据,因此需要建立一种新型的数据模型来描述,并提供相应的操作,从而方便上层应用程序对数据的调用访问。

由于无线传感器网络实时产生的大量数据,有许多是相似的可对这些数据进行压缩。但现有的数据压缩方法的压缩率不是很高,针对这个问题提出了一种新的数据压缩技术,将曲线分段拟合与数据流传输相结合来实现数据的压缩传输。

在数据流压缩传输中,很多情况下某一时间段内数据的变化符合某种模式,如果对每个时间段进行拟合处理,不但增加了拟合的负担,而且往往显得多余。因此可以采用对数据进行验证的办法。比如可以设定一个门限值,如果新的数据仍然采用上一个拟合函数,并且误差小于门限值,则可以不进行曲线拟合,而采用上一个拟合函数。这样既大大提高了效率,而且节省了能源。

对于这个问题,可以采用半分布式的数据管理结构。因为如果是完全分布式的,每个节点的功能要求基本相同,而且计算存储能力接近于普通计算机的能力。利用半分布式的结果是数据采集可以利用普通的无线传感器节点,而将网关节点放在各个变电站处,使节点的处理能力更强。这样有利于提供一个分层的、功能不同的系统结构。

在智能电网这种大型或者复杂的网络环境下,大量的数据需要存储和管理。通过统计分析可知,绝大部分的数据信息是基于上下文的。因此应对大量的上下文数据进行合理的存储,并采用一定方式进行管理,从而使应用与用户能以最有效的方式访问数据。

5 结语

1) 建设高速、双向、实时、集成的通信网,是智能电网建设的重要基础。目前,我国关于智能电网的研究建设已经进入到实质性的应用阶段,对无线传感器网络进行应用的研究,有利于为智能电网提供一种可靠安全的通信传输方式。

2) 基于我国国情,针对智能电网的输电、配电、变电、用电等环节,结合无线传感器网络、下一代无线通信技术、智能控制技术等关键技术,应尽快提出具有我国自主知识产权的相关关键技术,以及我国智能电网方面的相关标准。

参考文献

[1]徐丙垠,李天友,薛永端,等.智能配电网讲座第四讲互动功能与高级量测体系[J].供用电,2009(6).

智能传感器的典型应用 篇10

1 物联网的含义和技术架构

物联网就是物物相连的互联网, 它包含如下两层意思:第一, 物联网的核心和基础仍然是互联网, 它是在互联网基础上延伸和扩展的网络;第二, 物联网用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间允许物品间进行信息的通讯和交换。在物联网时代, 人类只要在各种各样的日用品上嵌入短距离的移动收发器, 就能够在信息和通信的世界里获得新的沟通维度, 从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展为人与物、物与物之间的沟通和连接。

从技术架构上来看, 物联网可以分为如下三层: (1) 感知层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成, 包括湿度传感器、温度传感器、二氧化碳浓度传感器、二维码标签、摄像头、RFID标签和读写器、GPS等感知终端, 它是物联网识别物体和采集信息的来源。 (2) 网络层。网络层由各种私有网络、有线和无线通信网、互联网、网络管理系统和云计算平台等组成, 相当于人的神级中枢和大脑, 负责传递和处理感知层获取的各种信息。 (3) 应用层。应用层的作用, 是通过信息的分析处理和控制决策来实现或完成特定的服务和应用, 从而实现人与物、物与物的感知和沟通, 从而发挥智能作用。

物联网有四大关键技术, 即传感技术、RFID、人工智能和无线网络, 它们共同推动着物联网的蓬勃发展, 而本文将重点对智能传感器在物联网中的应用进行探讨。

2 智能传感器在物联网中的应用

2.1 智能传感器的实现途径

传感器的发展经历了第一代模拟传感器、第二代数字传感器和智能传感器的发展历程。相较于其他几代传感器, 智能传感器具有自动补偿, 自动化进行校正、标定和校零, 分析和决策处理能力、数据存储、记忆和信息处理, 自动化寻找故障和自选里程等特征, 这使得其效率和质量有了很大的飞跃和提升。

一般而言, 智能化传感器的实现途径主要有以下三种:第一种是集成化的智能传感器, 即采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术, 将硅作为基本材料制成敏感元件、微处理单元和信息调理电路, 然后将它们集成到一块芯片上;第二种是非集成化的智能传感器, 即将传统的信号调理电路、经典传感器和微处理器组合为一个整体;第三种是混合的智能传感器, 即根据实际需求将各个集成化环节, 以不同的组合方式集成到2-3块芯片上。

2.2 智能传感器在物联网中的应用

2.2.1 智能传感器的性能直接影响着物联网系统的可靠性和稳定性

如前文所示, 物联网系统包含传感技术、RFID、人工智能和无线网络这四大关键技术, 在物联网系统的实现过程中, 这四大技术缺一不可。各种类型的智能传感器构成了物联网的感知层, 它们对外界信息进行探测和获取, 从而确保实现人与物、物与物的沟通。

智能传感器是物联网获取外界信息的重要途径, 它是否能够实时、准确、可靠地采集信息, 将直接影响到控制节点对信息的处理和传输。这就意味着, 智能传感器的性能将直接影响着整个物联网系统工作的可靠性和稳定性。

2.2.2 智能传感器的发展推动着物联网的升级和优化

近年来集成智能传感器技术和半导体技术的快速发展, 极大地促进着智能传感器技术的升级, 目前我国自主研发的智能传感器已经开始追赶世界先进水平。例如, PT600系列智能传感器 (西安中星测控研发) 使用世界顶级的变送器专用集成电路、传感器芯体和高性能微控制器, 能够同时提供模拟输出方式和数字输出方式。与此同时, 针对不同行业客户的需求, 西安中星测控对原有智能传感器进行了改进, 使其能够广泛应用于石化、航天、航空和矿山等多个行业, 用于多种流体和气体流量、压差、压力和重量的测量。

可以说, 智能传感器的发展推动着物联网的不断升级和优化, 正如传感器从第一代发展到第四代时, 才为物联网的产生奠定了技术基础。在这种背景下, 我们的国内相关研究机构要加大对智能传感器的研究, 同时提升智能传感器的生产制造水平, 避免从国外大量进口智能传感器和引进智能传感技术人才, 切实促进我国智能传感器的国产化, 从而为促进我国物联网技术与世界先进水平的接轨提供技术和人才保障。

2.2.3 智能传感器是物联网发展的一大限制因素

正是由于智能传感器对于物联网的运作和发展至关重要, 使得智能传感器自身发展过程中遇到的问题成为限制物联网发展的因素。目前我国智能传感器的发展存在着诸多问题, 如智能传感器的产品种类较少、智能传感器的稳定性和可靠性等还未达到国际先进水平、智能传感器的产业化水平较低、智能传感器的高技术人才极度匮乏等。相较于物联网的其他三大关键技术, 智能传感器处于弱势地位, 存在的问题较多, 这在很大程度上限制着我国物联网技术与国际先进水平的接轨, 因此必须对此进行深入的研究。

3 结语

从全文的分析可知, 智能传感器的发展和应用对于物联网至关重要, 而目前我国智能传感器无论是在研发, 还是在产业化生产中都存在诸多问题, 这极大地制约了我国物联网技术与世界先进水平的接轨, 因此我们相关工作人员必须加大研究力度, 不断提高智能传感器的性能。

参考文献

[1]刘凯, 陈志东, 邹德福, 等.MEMS传感器和智能传感器的发展[J].仪表技术与传感器, 2007 (9) .

[2]吴建.从M2M到物联网——智能化的未来[J].通信世界, 2009 (11) .