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(chuàng)造了無數(shù)個世博史上的“第一次”，第一次采用智能的客流引導(dǎo)系統(tǒng)為所有參與者提供各自所需的服務(wù)，第一次使用擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“手機門票”、“電子圍欄”、“電子鼻”等，而這些都離不開構(gòu)成信息技術(shù)三大支柱之一的傳感器技術(shù)。

　　此次世博會是世博會史上科技含量最高的一屆，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)在本屆世博會的環(huán)境保護、交通運輸、科技展覽等多個方面都有著廣泛的應(yīng)用。各種先進傳感器在世博會中的應(yīng)用，不僅讓我們認識到了高新科技給人類生活帶來的智能與便捷。同時，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，我們也一定會實現(xiàn)“傳感世界、感知中國”。傳感器及其技術(shù)的大發(fā)展時刻正在向我們快速跑來。

    傳感器技術(shù)支撐機器人安保隊伍

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

    水下機器人

    上海世博會設(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，世博會在水域安置了若干臺水下機器人。配臺水下“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面發(fā)揮了重要作用。

    水下機器人由于工作的環(huán)境和所承擔(dān)的任務(wù)不同，而具有不同的先進電子和水聲設(shè)備，并在機器人的控制、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。

　　用于上海世博會的水下機器監(jiān)視系統(tǒng)包括水下機器人、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、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(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

　　用于世博會的安全巡邏機器人是由一款家居監(jiān)控機器人改造而成的。它帶有兩個小輪子，靠電力推動，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。

    該機器人采用分布式控制結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動系統(tǒng)、警衛(wèi)系統(tǒng)、避障系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、遠程監(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，可以進行遠程操縱。白天機器人利用語音系統(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準(zhǔn)確地探測火災(zāi)，煙霧等。它還帶有微型電腦、攝影機和無線發(fā)射器，可把觀察到的畫面實時傳輸?shù)桨脖？刂浦行�，以便安保人員及時做出合理反應(yīng)。

    反恐排爆機器人

    目前，排爆機人已經(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產(chǎn)安全。服役于上海世博會的反恐排爆機器人是一款中型特種排爆機器人，負責(zé)用于處置各種突發(fā)涉爆，涉險事件。該機器人體積小，重量輕，相對于大型排爆機器人有更強的適應(yīng)性，它可在復(fù)雜的世博場館中自由穿梭。這款機器人已出現(xiàn)在國內(nèi)多個特警機關(guān)和特種部隊中，也保障過北京奧運會的安全。

    上海世博會上的反恐排爆機器人是先進的遙控機器人，可通過警察遙控抓取爆炸物，處置疑似爆炸物品。排爆機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。

　　由于排爆機器人的作業(yè)環(huán)境與作業(yè)對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，能否對其所處環(huán)境進行切合實際的感知、識別和建模也是排爆機器人研制中必須解放的技術(shù)關(guān)鍵，采用先進的多傳感器信息融合技術(shù)解決了這一難題。排爆機器人通常集成了視覺傳感器(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。

    多傳感器信息融合技術(shù)，是利用計算機技術(shù)對按時序獲得的若干傳感器的觀測信息，以及數(shù)據(jù)庫和知識庫的信息，在一定準(zhǔn)則下加以自動匯集、相關(guān)、分析、綜合為一種先進信息處理技術(shù)，它可完成所需要的估計和決策任務(wù)所進行的信息處理過程。

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的召開和順利運行，必須確保世博會期間各方面的安全，特別是水、電、煤氣、交通等重要基礎(chǔ)設(shè)施和會展場館等重要場所的安全，以及必要的安全預(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、多信號的分布式檢測，可以在安全預(yù)警、應(yīng)急處理和災(zāi)后恢復(fù)等安全措施中發(fā)揮重要的作用。

　　WSN是由大量傳感器節(jié)點組成的一個自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，每個傳感器節(jié)點都具備一定的數(shù)據(jù)采集、處理和無線收發(fā)的功能。雖然每個節(jié)點的資源和能力都非常有限，但通過節(jié)點間的有效合作，整個網(wǎng)絡(luò)能夠獨立完成大范圍、多信號的準(zhǔn)確檢測，并及時可靠地反饋采集信息。傳感器節(jié)點布置在檢測區(qū)域；用戶在控制臺完成檢測任務(wù)分配和對WSN的管理，通過Internet或通信衛(wèi)星，再經(jīng)由匯集點發(fā)送至WSN中相關(guān)節(jié)點；相關(guān)節(jié)點采集信息并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(biāo)進行感知與識別，并把識別信息發(fā)送給監(jiān)控者。在2010年上海世博會的安全保障中，WSN主要用于一些重要設(shè)施和場所對爆炸物、有毒氣體等目標(biāo)的靜態(tài)和動態(tài)檢測。

　　世博會期間，由于有了無線傳感網(wǎng)在園區(qū)內(nèi)的應(yīng)用，才不必擔(dān)心有“入侵者”。整個園區(qū)3.28平方公里的圍欄區(qū)，從地面的圍欄到地下埋藏的裝置，都應(yīng)用到了無線傳感技術(shù)。

    氣體傳感器確保參觀者安全

　　世博會人流云集，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。

　　在世博會中大量使用的氣體傳感器是一種能夠感知環(huán)境中氣體成分的敏感器件，它將氣體種類及其濃度有關(guān)的信息轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的電信號，根據(jù)這些電信號的強弱便可獲得與待測氣體在環(huán)境中存在的有關(guān)信息，從而可以進行檢測、監(jiān)控、報警，有的還可通過接口電路與計算機組成自動檢測控制和報警系統(tǒng)。世博會的重要場館內(nèi)均敷設(shè)了光纖傳感器或光聲氣體傳感器光纖網(wǎng)絡(luò)，通過光纖組成氣體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進行實時檢測。

    圖像傳感器提高場館安保水平

　　以集中監(jiān)視、分析、管理為目的，全天候?qū)θ肟趨^(qū)域、人流通道、公交車站、場館內(nèi)的重要區(qū)域進行電腦化的分析、管理、儲存、整理，實行定性定量分析，預(yù)案防范及網(wǎng)絡(luò)化的動態(tài)管理，提高整個場館的安保水平，其中就大量應(yīng)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之后出現(xiàn)的新型圖像傳感器件。在展館的每個場館內(nèi)大量的視頻監(jiān)控使得展館內(nèi)的任何動靜都會通過監(jiān)控攝像頭的圖像傳感器發(fā)送到圖像處理CPU，然后再發(fā)送到視頻接收端，供監(jiān)控人員查看。在檢票口檢票時，檢票口的攝像系統(tǒng)就會通過圖像傳感器記錄每個游客的人臉圖像。該系統(tǒng)基于先進的人臉采集識別技術(shù)，是一種快速、準(zhǔn)確、可靠的人臉采集、識別監(jiān)控系統(tǒng)和實時報警系統(tǒng)。系統(tǒng)由前端監(jiān)控點和監(jiān)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制功能，其系統(tǒng)建模過程對環(huán)境適應(yīng)性強，可在大多數(shù)環(huán)境下對不同人物進行建模。

    智能門票

　　上海世博會游客人數(shù)眾多，對門票系統(tǒng)在安全防偽和快速驗票方面都是極大考驗。為此。上海世博會門票采用了RFID技術(shù)，門票內(nèi)含一顆具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“世博芯”，記錄著參觀者資料。并以無線方式與遍布園區(qū)的傳感器交換信息。此技術(shù)是將RFID和傳感器集成在一個小小的芯片里，形成RFID傳感器標(biāo)簽，兼具RFID的標(biāo)識能力和傳感器的傳感能力，可以讓一個小小的標(biāo)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(shù)，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。用戶只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(qū)購物，甚至乘坐上海地鐵等。

    世博綠墻

    花草不種在地上，能種在哪里？上海世博會給出了答案——種在墻上。世博園內(nèi)，很多建筑都采用了“垂直綠化”的概念，讓墻體披上綠衣。世博主題館東西兩個立面，種上了5000余平方米的植物。在這兩面植物墻上，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(jù)了解，這一墻面，利用了一種叫做“立體花卉”的技術(shù)，它將可回收的廢塑料變成容器，并把枯枝落葉等有機廢棄物作為土壤和肥料。然而，植物離開大地，又從何處汲水呢？不用急，植物墻里布滿了濕度傳感器，它能感應(yīng)“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(jù)透露，墻壁立面垂直綠化絕對低碳、環(huán)保，它可減少室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)20%以上的能耗。夏天，植物墻利用綠化隔熱、阻隔輻射，降低外墻表面附近的空氣溫度；到了冬季，它又可以降低風(fēng)速，形成保溫層。同時，墻面被綠化覆蓋后，室內(nèi)空氣濕度可提高10%～20%。

    高科技垃圾桶

　　分布在世博園區(qū)內(nèi)的眾多垃圾桶，作為世博園區(qū)的各類生活垃圾主要收集工具，設(shè)在各個展館、設(shè)施旁。這一個個外表與普通設(shè)施無異的垃圾桶，因為將傳感器植入其中而具有高科技含量。它有著與普通垃圾桶不同尋常的功能，其特有功能之一就是在自身滿載垃圾時會主動發(fā)出信號，工作人員將根據(jù)其發(fā)出的信號來安排、分配垃圾運輸車的出行頻率和路線，從而提高垃圾處理效率。因為在垃圾桶的頂部和底部分別裝有一個容量傳感器和一個壓力傳感器，隨著垃圾投入量的增加，兩個傳感器每5分鐘就自動感應(yīng)桶內(nèi)垃圾與桶容量之間的關(guān)系，當(dāng)桶內(nèi)垃圾快要裝滿時，即以無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞綄⑿畔⒎答伣o園區(qū)里的垃圾處理控制中心。

　　同時在世博園區(qū)內(nèi)垃圾運輸車都安裝有GPS定位裝置，根據(jù)不同區(qū)域垃圾量的增減，管理人員還能為裝有GPS定位裝置的垃圾運輸車制定一條合理的裝運垃圾路線，以避免運輸車輛無目的的巡視，導(dǎo)致工作效率下降。這套智能化垃圾處理系統(tǒng)首次亮相世博園。為減少垃圾處理過程中臭氣逸散、有礙觀瞻等問題，世博園區(qū)還配備了全球先進的生活垃圾氣力輸送系統(tǒng)，這種將垃圾在地下密封管道網(wǎng)絡(luò)進行輸送的處理方式，與智能化垃圾處理系統(tǒng)一起發(fā)揮了巨大作用。

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