此次世博會(huì)是世博會(huì)史上科技含量*高的一屆,眾多國家的參展場館都把傳感器技術(shù)作為在世博會(huì)上展示科技的重要手段,因此上海世博也可稱為“傳感世博”。
傳感技術(shù)在本屆世博會(huì)的環(huán)境保護(hù)、交通運(yùn)輸、科技展覽等多個(gè)方面都有著廣泛的應(yīng)用。各種先進(jìn)傳感器在世博會(huì)中的應(yīng)用,不僅讓我們認(rèn)識(shí)到了高新科技給人類生活帶來的智能與便捷。同時(shí),隨著信息技術(shù)的發(fā)展,傳感器技術(shù)也面臨著更高的需求、更大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。傳感器技術(shù)在信息技術(shù)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(huì)實(shí)現(xiàn)“傳感世界、感知中國”。傳感器及其技術(shù)的大發(fā)展時(shí)刻正在向我們快速跑來。
傳感器技術(shù)支撐機(jī)器人安保隊(duì)伍
隨著機(jī)電一體化技術(shù)的不斷成熟,機(jī)器人已在一些重要場館和活動(dòng)中充當(dāng)安保的角色。在2010年上海世博會(huì)中,機(jī)器人在**保衛(wèi)工作中發(fā)揮著重要作用。
水下機(jī)器人
上海世博會(huì)設(shè)有不少水域景觀,世博園附近也有不少河流湖泊。為防止違法犯罪分子或恐怖分子從水下入侵,世博會(huì)在水域安置了若干臺(tái)水下機(jī)器人。配臺(tái)水下“蛙人”警察,可進(jìn)行有效的水下排查工作,在保障世博會(huì)運(yùn)行期間水域的**方面發(fā)揮了重要作用。
水下機(jī)器人由于工作的環(huán)境和所承擔(dān)的任務(wù)不同,而具有不同的先進(jìn)電子和水聲設(shè)備,并在機(jī)器人的控制、導(dǎo)航定位以及作業(yè)系統(tǒng)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(yīng)變片)、充油壓力平衡式導(dǎo)電橡膠觸覺傳感器、觸覺傳感器和距離傳感器等。
用于上海世博會(huì)的水下機(jī)器監(jiān)視系統(tǒng)包括水下機(jī)器人、絞盤和電纜、水面控制器、電源箱、近場探測聲吶、超短基線定位系統(tǒng)、攝像機(jī)、多功能機(jī)械手等部分,能對(duì)水下懸浮、沉底或附著在其他物體上的可疑物進(jìn)行監(jiān)測,堪稱水下安保高手。如果發(fā)現(xiàn)某種可疑物是毒藥炸彈等危害公共**的物品,多功能機(jī)械手就出動(dòng),把這些可疑物進(jìn)行**的排除。
**巡邏機(jī)器人
用于世博會(huì)的**巡邏機(jī)器人是由一款家居監(jiān)控機(jī)器人改造而成的。它帶有兩個(gè)小輪子,靠電力推動(dòng),可以在世博場館中漫游巡邏。它不但能像世博志愿者那樣為參觀者取物、倒水,而且能像工作人員那樣開關(guān)門窗、遙控電器,還能監(jiān)測火災(zāi)、煙霧、人群異常情況等。
該機(jī)器人采用分布式控制結(jié)構(gòu),包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、警衛(wèi)系統(tǒng)、避障系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)等,還采用了無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì),可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操縱。白天機(jī)器人利用語音系統(tǒng)及觸控屏幕擔(dān)任巡邏服務(wù)員,晚上又可轉(zhuǎn)任安保人員。它除了可以完成障礙避碰、自主導(dǎo)航等任務(wù)外,還提供了火災(zāi)探測系統(tǒng),采用信息融合的方法及時(shí)準(zhǔn)確地探測火災(zāi),煙霧等。它還帶有微型電腦、攝影機(jī)和無線發(fā)射器,可把觀察到的畫面實(shí)時(shí)傳輸?shù)桨脖?刂浦行?,以便安保人員及時(shí)做出合理反應(yīng)。
**排爆機(jī)器人
目前,排爆機(jī)人已經(jīng)廣泛出現(xiàn)在各類出現(xiàn)爆炸物的現(xiàn)場,有效地處置了不少爆炸物,保障了排爆警察和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)**。服役于上海世博會(huì)的**排爆機(jī)器人是一款中型特種排爆機(jī)器人,負(fù)責(zé)用于處置各種突發(fā)涉爆,涉險(xiǎn)事件。該機(jī)器人體積小,重量輕,相對(duì)于大型排爆機(jī)器人有更強(qiáng)的適應(yīng)性,它可在復(fù)雜的世博場館中自由穿梭。這款機(jī)器人已出現(xiàn)在國內(nèi)多個(gè)特警機(jī)關(guān)和特種**中,也保障過北京奧運(yùn)會(huì)的**。
上海世博會(huì)上的**排爆機(jī)器人是先進(jìn)的遙控機(jī)器人,可通過警察遙控抓取爆炸物,處置疑似****。排爆機(jī)器人不僅可以排除炸彈,利用在它身上安裝的偵察傳感器還可監(jiān)視犯罪分子的活動(dòng)。
由于排爆機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境與作業(yè)對(duì)象是變化的甚至是完全未知的——即通常所說的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境,能否對(duì)其所處環(huán)境進(jìn)行切合實(shí)際的感知、識(shí)別和建模也是排爆機(jī)器人研制中必須解放的技術(shù)關(guān)鍵,采用先進(jìn)的多傳感器信息融合技術(shù)解決了這一難題。排爆機(jī)器人通常集成了視覺傳感器(CCD攝像機(jī))、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。
多傳感器信息融合技術(shù),是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)按時(shí)序獲得的若干傳感器的觀測信息,以及數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫的信息,在一定準(zhǔn)則下加以自動(dòng)匯集、相關(guān)、分析、綜合為一種先進(jìn)信息處理技術(shù),它可完成所需要的估計(jì)和決策任務(wù)所進(jìn)行的信息處理過程。
典型的WSN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)遍布園區(qū)
此次世博會(huì)跨越黃浦江,占地面積為5.28平方公里。為了保證此次上海世博會(huì)的召開和順利運(yùn)行,必須確保世博會(huì)期間各方面的**,特別是水、電、煤氣、交通等重要基礎(chǔ)設(shè)施和會(huì)展場館等重要場所的**,以及必要的**預(yù)警、應(yīng)急處理和災(zāi)后恢復(fù)等。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為一種新興的檢測技術(shù),具有快速布置、自組織等特性,勝任大范圍、多信號(hào)的分布式檢測,可以在**預(yù)警、應(yīng)急處理和災(zāi)后恢復(fù)等**措施中發(fā)揮重要的作用。