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传感技术
中国安防行业网    2014/8/27 16:30:00    关键字:传感,技术      浏览量:

  传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。从仿生学观点,如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”,把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话,那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息,并对之进行处理(变换)和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术,它涉及传感器(又称换能器)、信息处理和识别的规划设计、开发、制/建造、测试、应用及评价改进等活动。
  获取信息靠各类传感器,它们有各种物理量、化学量或生物量的传感器。按照信息论的凸性定理,传感器的功能与品质决定了传感系统获取自然信息的信息量和信息质量,是高品质传感技术系统的构造第一个关键。信息处理包括信号的预处理、后置处理、特征提取与选择等。识别的主要任务是对经过处理信息进行辨识与分类。它利用被识别(或诊断)对象与特征信息间的关联关系模型对输入的特征信息集进行辨识、比较、分类和判断。因此,传感技术是遵循信息论和系统论的。它包含了众多的高新技术、被众多的产业广泛采用。它也是现代科学技术发展的基础条件,应该受到足够地重视。
  无论是国内还是国外,与计算机技术和数字控制技术相比,传感技术的发展都落后于它们。从80年代起才开始重视和投资传感技术的研究开发或列为重点攻关项目,不少先进的成果仍停留在研究实验阶段,转化率比较低。
  我国从60年代开始传感技术的研究与开发,经过从“六五”到“九五”的国家攻关,在传感器研究开发、设计、制造、可靠性改进等方面获得长足的进步,初步形成了传感器研究、开发、生产和应用的体系,并在数控机床攻关中取得了一批可喜的、为世界瞩目的发明专利与工况监控系统或仪器的成果。但从总体上讲,它还不能适应我国经济与科技的迅速发展,我国不少传感器、信号处理和识别系统仍然依赖进口。同时,我国传感技术产品的市场竞争力优势尚未形成,产品的改进与革新速度慢,生产与应用系统的创新与改进少。
  当前,我国安防行业中应用的传感技术主要包括RFID、红外传感技术、报警传感技术、光纤传感技术等。
  一、RFID与视频监控的整合与应用
  射频识别,RFID(RadioFrequencyIdentification)技术,又称无线射频识别,是一种传感技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。常用的有低频(125k~134.2K)、高频(13.56Mhz)、超高频,微波等技术。RFID读写器也分移动式的和固定式的,目前RFID技术应用很广,如:图书馆,门禁系统,食品安全溯源等。
  近年来,公安物联网、智能安防、ITS的建设步伐明显加快,而各地公安建设重点也从以前的建设‘平安城市'转换为建设数字城市、智慧城市。”而物联网的传感器按感知对象不同大致可以分为四种:
  身份感知:通过RFID等电子标签对物体地址、身份及静态特征进行标识
  位置感知:利用GPS或WSN技术对物体的绝对位置和相对位置进行感知
  图像感知:通过摄像头对物体的表征及运动状态进行感知
  状态感知:利用各种传感器及传感网对物体的状态进行动态感知
  在物流行业,RFID与视频监控的整合可以提高供应链可视性:将RFID标签中的数据(如日期、时间或序列号)集成到视频图像里,通过平台软件的整合,用户不仅可以读取标签、还可以实时看到产品;RFID标签可以自动记录供应链里产品的位置,通过集成视频图像,包裹甚至所有的托盘都可以在任何特定的点被识别;RFID和视频图像的结合,不仅可以提供产品的位置,也提供产品目前的状况,直至产品交付,都可以一路追踪。
  在监狱行业,RFID与视频监控的整合可以提高监管效率及安全性:手铐、脚链等专业RFID设备为信息载体,用于区分识别在押人员,将管理系统中每个人的信息和现实中每个人进行对应,便捷的进行目标监管,视频监控与这个系统整合,可以在人员位置监管的基础上,实现图像监管的结合。
  在零售行业,利用RFID技术监测员工的位置和动作,然后将信息和视频监控采集的图像相结合,以获得店内购物者及他们与员工交流的更精确的图像,从而帮助零售企业更好的管理员工绩效并准确分析客户购物信息。
  二、红外传感技术
  红外传感技术是安防行业应用最多的传感技术。无论是安防监控设备还是报警防暴装置都少不了它的身影。典型的产品如红外探测器、红外夜视仪等。
  随着我国安防行业的发展以及全民安防意识的加强,红外安防监控设备的市场需求逐渐加强。由于其在夜间监视的优势比较明显,因此该类设备在金融场所、军事基地、博物馆、文物部门等重点安全场所均有应用,同时,在安防要求相对较低的监控系统中也被广泛采用,部分居民小区监控工程也应用了红外线摄像机,因此,普及性较高。
  红外摄像机的技术门槛相对不高,我国也已经具备一定的生产能力,目前国内市场也被大大小小的国内品牌占据大半壁江山,其中深圳、东莞、浙江形成了我国的三大产业基地,而外国品牌占据了一部分高端市场。不过我国红外安防监控企业仍以产品生产、贸易为主,缺乏一定的自主创新和研发能力,今后应从此方面发力,推动国内红外安防监控的进一步发展和应用。
  三、报警传感技术
  在传统安全防范领域,烟感、温感、压感、红外等各种传感装置应用非常广泛,而随着物联网智能家居的发展,这些报警传感应用会更为普及。这些传感装置产生的报警信号可以通过监控管理平台整合,与图像同步上传至监控报警中心,然后利用监控管理平台的报警联动来发出声光电各种警报,同时做出图像切换及录制存储动作。
  三、光纤传感技术
  光纤传感技术是20世纪70年代伴随光纤通信技术的发展而迅速发展起来的,以光波为载体,光纤为媒质,感知和传输外界被测量信号的新型传感技术。作为被测量信号载体的光波和作为光波传播媒质的光纤,具有一系列独特的、其他载体和媒质难以相比的优点。光波不怕电磁干扰,易为各种光探测器件接收,可方便的进行光电或电光转换,易与高度发展的现代电子装置和计算机相匹配。
  光纤传感技术在安防行业的应用主要包括以下领域:
  (一)周界安全监控系统
  军事基地、核电站、边境线等重要设施通常都地处环境恶劣的地域,气候条件复杂;同时这些设施的周界安全等级比较高,要求又比较严格,而且这些设施的基础设施也比较差,甚至没有野外供电的条件,这对周界安防系统提出了更高的要求,也是一个挑战,常规的周界安防设备和手段很难适应这种环境。通过引导光缆将传感光缆受到的震动信息传递到监控中心,所有室外设备均为无源器件,无需野外供电,可以提供有效的周界安全监控。
  (二)管道安全监控系统
  长期以来,管道安全监控是一项艰巨而复杂的任务,常规的检测方法是派人员沿管线巡查以及一些传统的监测手段,实践证明效果有限,原有的探测、检测技术也不十分可靠。通过光纤感受管线周围的震动,并将此信息传输给监控主机进行分析、判断,排除一般性干扰,最终产生报警,告知值班人员管线出现事故的区域。该系统特别适用于化工厂和大型油库中的石油管线安全监控,以及大型社区市政设施中的天然气管线、电力管线和饮水管线等的安全监控。
  (三)主干光缆安全监控系统
  世界各地已经敷设了数百万公里的光纤,监控光纤线路受损情况和完整性,预测故障发生是保障光纤通信系统的可靠性迫切需要解决的问题。当前大多数光缆受损或完整性监控技术是基于OTDR测量方法,只能测量静态和变动非常缓慢的参数变化(即突然弯曲、光纤破裂、光纤衰减、连接器损失等等)。然而,能得到实时、半静态和动态的光纤干扰信息,这将是一个技术上的突破,这样就能够实现光纤通信和传感应用同步实时进行,例如地面监控、结构的整体监控、机械环境监控和入侵检测。与此同时,它也将改变现有光纤链路维护体系。