智能传感器与监控工具

作者：上海市传感技术学会 颜重光

欢迎访问e展厅 展厅 1 视频监控系统展厅 视频监控, 夜视仪, 摄像机,... 智能传感器（ Smart Sensor）将采集来的非电量信号转换成标准的电信号或数据流，可与自动控制系统智能连接，可与监控工具或监控系统智能连接，还可以通过无线传送，实现远地监控。监控工具（ Monitoring Tool）可以用图像传感器的摄像机采集动态视频信号、声音信号，并予记录、传送，还可与智能传感器采集、处理的信号，共同通过传输电缆、光缆，或无线网络，输送到中央处理器、监控中心、智能网络，从而实现智能、实时的监控。 智能传感器发展迅速 现代智能传感器是微电子技术和集成电路技术结晶的新颖传感器，可以采用类似集成电路的制造技术来设计和大批量地生产 MEMS的压力、加速度、重量、速度、扭矩、高度等各种物理量电子传感器； 还可采用类似集成电路的制造技术设计和生产 CCD、 CMOS的图像传感器；并且使用 SOC技术将 MEMS传感器与后续信号智能处理系统的芯片封装在一个单元里。后续信号智能处理系统的芯片包含 PGA、ADC、 MCU、DAC、RF等信号处理、转换、传输功能（如图1）。智能传感器的体积因此而小型化，功能随技术进步日益强大，成本低廉而获得广泛使用。今天的手机、数码相机、摄像机、游戏机、洗衣机等日用电器都已大量使用多种 MEMS或CMOS传感器。 广泛使用的图像传感器 现代生活使用图像传感器来记录幸福生活、重大事件、旅游度假，拍摄电影、电视、视频小品等已经比比皆是，如数码相机、数码摄像机、智能手机，以及布满城市大街小巷的监控网络、高速公路和小区安防的摄像头，都是使用 CCD、更多是使用 CMOS图像传感器的摄像镜头。其实，城市公民已经生活在图像传感器的摄像头包围之中。 图像传感器的摄像头主要由光学镜头、 CMOS或 CCD的图像传感器、图像信号处理器、数据流传输芯片及摄像头（机）外壳等组成（如图 2） 图像传感器的摄像镜头是使用最多的监视工具。图像传感器的摄像镜头融合了 LED照明、红外传感器等多种现代电子技术。配有图像传感器的摄像镜头有枪式的摄像机、半球摄像机、全球摄像机，它们有的品种还带红外传感器和 LED光源，都具备图像信息智能处理、储存、传输的功能，全天候自动化工作。全球摄像机可 360度旋转，视野很大，很适合公共广场和城市大街小巷的监控网格使用。 现代银行营业柜智能监控 现代银行一般有 4个营业柜台，营业柜的智能安防监控系统可由 1个柜台外摄像机、 4个营业柜台摄像机、 4个窗口客户肖像摄像机、 4个点钞机与客户肖像的视频叠加显示器、 4个接近式红外探头、具有 8种智能功能的智能网络 DVR、与视频监控联动的声光报警器以及出纳柜门禁系统等组成。 现代银行营业柜智能安防监控系统的工作原理是：当有银行营业员持卡 (或指纹门禁 )通过门禁系统时，出纳柜门打开，同时灯光打开，各摄像机电源开，并通过灯光控制自动调节灯光到适合各摄像机所需的最佳亮度。营业员打开营业窗口，通过门磁开关启动点钞机与视频叠加显示器与客户肖像摄像机电源。当有客户取款走近窗口时，窗口客户肖像摄像机拾取客户头像，并送入数据厍进行面像比对，如识别是客户则通知营业员取款，其点钞机的点钞数量与头像视频叠加到营业柜台摄像机所摄图像中，并记录、显示；如果识别不是客户，则通知营业员不予取款，同时启动声光报警器报警；如果是存款客户，则将储户头像存入数据厍中。当柜台外摄像机检测到人与物异常，或通过步态识别出罪犯时，则立即会进行声光报警，其图像被记录并传送通知到 110报警中心与监控中心，按预案使罪犯被抓捕。 现代企业智能安防监控 企业四周围墙和车间、办公室可设置多个可全场自动巡视的图像传感器的摄像机，常年 24小时不间断自动巡视，对摄像信息进行处理、储存，对平安时期的信息进行先进先出时序取舍，发生事件时的图像信息可以回放。 企业周围低墙区或视频死角可以设置红外入侵智能传感器，一旦有盗贼侵入，红外传感器能即时发现运动的人类物体，及时发出报警信息。 企业各处可安置火焰监测传感器和智能烟火图像检测器，随时监测火情。 所有信息汇总在智能跟踪器（ Smart Track），通过互联网传送给 Web终端，并通过移动通讯网，第一时间将平安和事件信息及时发送到各相关责任人的手机上。对企业实现无人化的智能安防监控。 塔机安全监控 建筑行业的塔机是使用数量众多的重型机械，它的安危涉及人命，对它的工作状态进行实时监控，必然要使用很多能现场测试各种物理量的电子智能传感器和监控系统。现代塔机使用了多种智能传感器来实时检测它各部位的安全状况，这些传感器能在第一时间自动监测塔机的运营状态，监控塔机自身安危并自动调整，确保安全第一。 在塔机的高端设置了风速传感器，高空切风对高大的塔机安稳关系密切；在塔机承重臂安置了重量传感器，实时对起吊的重量进行检测；在塔机的吊钩安置了吊钩高度传感器，实时监测吊钩的运动高度变化；在吊钩的回旋平台安置了回转角度传感器，监测吊臂回旋的角度，确保重物吊运的安全；移动吊钩的承重小车安装了小车幅度传感器，监测小车的运动幅度；在塔机的控制室，安装了监控主机和显示器，所有塔机的工作状态都显示在显示屏上，使操作者可一目了然的看到塔机的实时工作状态。 小结 智能传感器与监控工具的关系密切，前因后果相辅相成，都是现代电子技术的杰作。智能传感器是系统采集各种信息的基础，是人类的手、足、眼、鼻、口、耳的电子延展；监控工具是人类眼、脑的延展。 智能传感器与监控工具将广泛应用在人类的生活、工作、居住和生存环境中；智能传感器与监控工具的新技术、新产品在不断的创新和发展之中，它们将使我们的生活更美好和更安全。 智能传感器与监控工具的品种和应用很难在这篇短文中全部体现，只能举几个案例略表一二。期望更多的传感器和监控工具的开发设计工程师有更多的创造发明，继续为全人类造福。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/10/2012)