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高級智能傳感器將成為工業自動化關鍵

2015-12-21 14:47 [傳感器] 來源于:中國自動化網
導讀:傳感器傳感器應用非常廣泛,工業生產各個組成環節都需要傳感器進行監控,并把數據反饋給控制中心,以便對出現異常節點進行及時干預,保證工業生產正常進行。

  傳感器傳感器應用非常廣泛,工業生產各個組成環節都需要傳感器進行監控,并把數據反饋給控制中心,以便對出現異常節點進行及時干預,保證工業生產正常進行。而新一代高級智能傳感器將成為工業自動化的關鍵因素。

  傳感器是自動化設備的重要部件

  傳感器是自動化設備的重要部件,智能傳感器可應用于SmartCar、機器人等,可將其感應到的狀況,利用人工智能辨識,透過驅動裝置回饋反應的系統。制造業自動化第一品牌廣東拓斯達科技自進入自動化領域以來,在工業機器人和機械手中就大量應用到智能傳感器,并以先進的技術實力占領市場,據悉隨著機器人的需求產業的發展,傳感器在機器人上的應用將越來越廣市場空間也將越來越大,反過來傳感器的技術進步也將推動自動化向更智能方向發展。

  近年來傳感器技術得到迅猛發展,同時技術也更為成熟完善,這在一定程度上推動著機器人技術的發展。傳感器技術的革新和進步,勢必會為機器人和其它自動化行業帶來革新和進步。因為機器人很多功能都是依靠傳感器來實現的,這將促進自動化更加智能化。

  新一代高級智能傳感器將成為工業自動化的心臟。“智能工廠”是指在數字化工廠的基礎上,利用物聯網的技術和設備監控技術加強信息管理和服務,清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少生產線上人工的干預、即時正確地采集生產線數據,以及合理的生產計畫編排與生產進度。智能工廠可實現的技術包括無線感測、控制系統網路化和工業通信無線化等稱重傳感器。對某些產品質量指標進行快速直接測量并在線控制。而融合智能技術的傳感器將可以很好的解決上述問題。

  無線傳感器網絡的八大應用

  傳感器應用非常廣泛,工業生產各個組成環節都需要傳感器進行監控,并把數據反饋給控制中心,以便對出現異常節點進行及時干預,保證工業生產正常進行。

 ?。?)軍事領域的應用在軍事領域,由于WSN(無線傳感器網絡)具有密集型、隨機分布的特點,使其非常適合應用于惡劣的戰場環境。利用WSN能夠實現監測敵軍區域內的兵力和裝備、實時監視戰場狀況、定位目標、監測核攻擊或者生物化學攻擊等。

(2)輔助農業生產WSN特別適用于以下方面的生產和科學研究。例如,大棚種植室內及土壤的溫度、濕度、光照監測、珍貴經濟作物生長規律分析與測量、葡萄優質育種和生產等,可為農村發展與農民增收帶來極大的幫助。采用WSN建設農業環境自動監測系統,用一套網絡設備完成風、光、水、電、熱和農藥等的數據采集和環境控制,可有效提高農業集約化生產程度,提高農業生產種植的科學性。

 ?。?)生態監測與災害預警WSN可以廣泛地應用于生態環境監測、生物種群研究、氣象和地理研究、洪水、火災監測。環境監測為環境保護提供科學的決策依據,是生態保護的基礎。在野外地區或者不宜人工監測的區域布置WSN可以進行長期無人值守的不間斷監測,為生態環境的保護和研究提供實時的數據資料。具體的應用包括:通過跟蹤珍稀鳥類等動物的棲息、覓食習慣進行瀕危種群的研究;在河流沿線區域布置傳感器節點,隨時監測水位及水資源被污染的情況;在泥石流、滑坡等自然災害容易發生的地區布置節點,可提前發出災害預警,及時采取相應抗災措施;可在重點保護林區布置大量節點隨時監控內部火險情況,一旦發現火情,可立刻發出警報,并給出具體位置及當前火勢的大??;可將節點布置在發生地震、水災等災害的地區、邊遠山區或偏僻野外地區,用于臨時應急通信。

 ?。?)基礎設施狀態監測系統WSN技術對于大型工程的安全施工以及建筑物安全狀況的監測有積極的幫助作用。通過布置傳感器節點,可以及時準確地觀察大樓、橋梁和其他建筑物的狀況,及時發現險情,及時進行維修,避免造成嚴重后果。

 ?。?)工業領域的應用在工業安全方面,傳感器網絡技術可用于危險的工作環境,例如在煤礦、石油鉆井、核電廠和組裝線布置傳感器節點,可以隨時監測工作環境的安全狀況,為工作人員的安全提供保證。另外,傳感器節點還可以代替部分工作人員到危險的環境中執行任務,不僅降低了危險程度,還提高了對險情的反應精度和速度。

  由于WSN部署方便、組網靈活,其在倉儲物流管理和智能家居方面也逐漸發揮作用。

  無線傳感器網絡使傳感器形成局部物聯網,實時地交換和獲得信息,并最終匯聚到物聯網,形成物聯網重要的信息來源和基礎應用。

(6)在智能交通中保障安全暢通智能交通系統(ITS)是在傳統交通體系的基礎上發展起來的新型交通系統,它將信息、通信、控制和計算機技術以及其他現代通信技術綜合應用于交通領域,并將“人—車—路—環境”有機地結合在一起。在現有的交通設施中增加一種無線傳感器網絡技術,將能夠從根本上緩解困擾現代交通的安全、通暢、節能和環保等問題,同時還可以提高交通工作效率。因此,將無線傳感器網絡技術應用于智能交通系統已經成為近幾年的研究熱點。智能交通系統主要包括交通信息的采集、交通信息的傳輸、交通控制和誘導等幾個方面。無線傳感器網絡可以為智能交通系統的信息采集和傳輸提供一種有效手段,用來監測路面與路口各個方向的車流量、車速等信息。它主要由信息采集輸入、策略控制、輸出執行、各子系統間的數據傳輸與通信等子系統組成。信息采集子系統主要通過傳感器采集車輛和路面信息,然后由策略控制子系統根據設定的目標,并運用計算方法計算出最佳方案,同時輸出控制信號給執行子系統,以引導和控制車輛的通行,從而達到預設的目標。無線傳感器網絡在智能交通中還可以用于交通信息發布、電子收費、車速測定、停車管理、綜合信息服務平臺、智能公交與軌道交通、交通誘導系統和綜合信息平臺等技術領域。

 ?。?)近年來在醫療系統大有作為,無線傳感器網絡在醫療系統和健康護理方面已有很多應用,例如,監測人體的各種生理數據,跟蹤和監控醫院中醫生和患者的行動,以及醫院的藥物管理等。如果在住院病人身上安裝特殊用途的傳感器節點,例如心率和血壓監測設備,醫生就可以隨時了解被監護病人的病情,在發現異常情況時能夠迅速搶救。羅切斯特大學的一項研究表明,這些計算機甚至可以用于醫療研究??茖W家使用無線傳感器創建了一個“智能醫療之家”,即一個5間房的公寓住宅,在這里利用人類研究項目來測試概念和原型產品。“智能醫療之家”使用微塵來測量居住者的重要特征(血壓、脈搏和呼吸)、睡覺姿勢以及每天24小時的活動狀況。所搜集的數據將被用于開展以后的醫療研究。通過在鞋、家具和家用電器等設備中嵌入網絡傳感器,可以幫助老年人、重病患者以及殘疾人的家庭生活。利用傳感器網絡可高效傳遞必要的信息從而方便接受護理,而且可以減輕護理人員的負擔,提高護理質量。利用傳感器網絡長時間收集人的生理數據,可以加快研制新藥品的過程,而安裝在被監測對象身上的微型傳感器也不會給人的正常生活帶來太多的不便。此外,在藥物管理等諸多方面,它也有新穎而獨特的應用。

 ?。?)促進信息家電設備更加智能無線傳感器網絡的逐漸普及,促進了信息家電、網絡技術的快速發展,家庭網絡的主要設備已由單一機向多種家電設備擴展,基于無線傳感器網絡的智能家居網絡控制節點為家庭內、外部網絡的連接及內部網絡之間信息家電和設備的連接提供了一個基礎平臺。

  在家電中嵌入傳感器節點,通過無線網絡與互聯網連接在一起,將為人們提供更加舒適、方便和更人性化的智能家居環境。利用遠程監控系統可實現對家電的遠程遙控,也可以通過圖像傳感設備隨時監控家庭安全情況。利用傳感器網絡可以建立智能幼兒園,監測兒童的早期教育環境,以及跟蹤兒童的活動軌跡。

傳感器的發展趨勢

  業界普遍認為,工業自動化的心臟是新一代高級智能傳感器,它讓產品生產線持續運行,通過低延遲和實時網絡,連接至高性能可編程邏輯控制器以及人機界面系統。當然,對制造廠商而言,時間就是金錢。只要制造的產品能夠達到規定質量水平,的生產線就會盡可能快地持續運行,智能傳感器重要性凸顯。

  目前,智能傳感器作為21世紀最具影響力和發展前景高新技術,正引起國內外電子信息界的高度重視。光電行業開發協會預測,智能傳感器的國際市場銷售量將以每年20%的高速度增長,智能傳感器將在工業自動化時代扮演更加重要角色。

  物聯網技術給工業自動化帶來的變化,目前,工業生產的確在大規模向自動化方向轉變,但隨著物聯網及云平臺應用的不斷投放商用化,工業領域的自動化發展有向更高層次升級的趨勢,即智能化生產。那么傳感器在發展中將有哪些發展趨勢?(1)微型化。由于信息時代信息量激增,要求傳感器能捕捉處理海量的信息的能力日益加強;與此同時,傳感器系統的操作友好性亦被提上了議事日程,因此還要求傳感器必須配有標準的輸出模式,而傳統的大體積弱功能傳感器往往很難滿足上述要求,所以它們已逐步被各種不同類型的高性能微型傳感器所取代。后者主要由硅材料構成,具有體積小、重量輕、反應快、靈敏度高以及成本低等優點。當前微型傳感器已經對大量不同應用領域,如航空、遠距離探測、醫療及工業自動化等領域的信號探測系統產生了深遠影響。傳感器體積越來越小,功能越來越強大歸功于當前計算機技術、輔助設計技術和集成電路技術、微機電系統(MEMS)技術的快速發展。

 ?。?)智能化。智能化傳感器是指那些裝有微處理器的,不但能夠執行信息處理和信息存儲,而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷的傳感器系統。智能化傳感器是20世紀80年代末出現的另外一種涉及多種學科的新型傳感器系統。此類傳感器系統—經問世即刻受到科研界的普遍重視,尤其在探測器應用領域,如分布式實時探測、網絡探測和多信號探測方面—直頗受歡迎,產生的影響較大??梢灶A見,新興的智能化傳感器將會在全人類國民生的各個領域發揮越來越大作用。

 ?。?)多功能化。如前所述,通常情況下一個傳感器只能用來探測一種物理量,但在許多應用領域中,為了能夠完美而準確地反映客觀事物和環境,往往需要同時測量大量的物理量。由若干種敏感元件組成的多功能傳感器是一種體積小巧而多種功能兼備的新一代探測系統,它可以借助于敏感元件中不同的物理結構或化學物質及其各不相同的表征方式,用單獨一個傳感器系統來同時實現多種傳感器的功能。隨著傳感器技術和微機技術的飛速發展,目前已經可以生產出來將若干種敏感元件組裝在同—種材料或單獨—塊芯片上的一體化多功能傳感器。

 ?。?)無線網絡化。無線網絡對我們來說并不陌生,比如手機,無線上網,電視機。傳感器對我們來說也不陌生,比如溫度傳感器。但是,把二者結合在起來,提出無線傳感器網絡這個概念,卻是近門年才發生的事情。傳感器網絡綜合了傳感器技術、嵌入式計算技術、現代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等,能夠通過各類集成化的微型傳感器協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息。通過嵌入式系統對信息進行處理,并通過隨機自組織無線通信網絡以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。從而真正實現“無處不在的計算”理念。

(編輯:admin)

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