多傳感器有效應用 加速安防智能化步伐

来源:東莞市洋瀚實業有限公司  时间:2020-09-09

傳感器是壹種能感受信息，並實現將感受到的信息進行傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求的檢測裝置。傳感技術同計算機技術與通信技術壹起被稱為信息技術的三大支柱。它是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

隨著與傳感器技術相關的各種軟硬件技術的不斷發展和進步，多傳感器信息融合至今已形成和發展成為壹門信息綜合處理的專門技術，並很快推廣應用到工業機器人、智能檢測、自動控制、交通管理和醫療診斷等多種領域。在廣泛應用的過程當中，多傳感器信息融合技術也越來越受到人們的普遍關註。

多傳感器信息融合技術的基本原理就像人的大腦綜合處理信息的過程壹樣，將各種傳感器進行多層次、多空間的信息互補和優化組合處理，最終產生對觀測環境的壹致性解釋。在這個過程中要充分地利用多源數據進行合理支配與使用，而信息融合的最終目標則是基於各傳感器獲得的分離觀測信息，通過對信息多級別、多方面組合導出更多有用信息。這不僅是利用了多個傳感器相互協同操作的優勢，而且也綜合處理了其它信息源的數據來提高整個傳感器系統的智能化。

多傳感器融合系統具有四個顯著的特點：

1、信息的冗余性：對於環境的某個特征，可以通過多個傳感器(或者單個傳感器的多個不同時刻)得到它的多份信息，這些信息是冗余的，並且具有不同的可靠性，通過融合處理，可以從中提取出更加準確和可靠的信息。此外，信息的冗余性可以提高系統的穩定性，從而能夠避免因單個傳感器失效而對整個系統所造成的影響。

2、信息的互補性：不同種類的傳感器可以為系統提供不同性質的信息，這些信息所描述的對象是不同的環境特征，它們彼此之間具有互補性。如果定義壹個由所有特征構成的坐標空間，那麽每個傳感器所提供的信息只屬於整個空間的壹個子空間，和其他傳感器形成的空間相互獨立。

3、信息處理的及時性：各傳感器的處理過程相互獨立，整個處理過程可以采用並行導熱處理機制，從而使系統具有更快的處理速度，提供更加及時的處理結果。

4、信息處理的低成本性：多個傳感器可以花費更少的代價來得到相當於單傳感器所能得到的信息量。另壹方面，如果不將單個傳感器所提供的信息用來實現其他功能，單個傳感器的成本和多傳感器的成本之和是相當的。

信息融合作為對多傳感器信息的綜合處理過程，具有本質的復雜性。在信息融合處理過程中，根據對原始數據處理方法的不同，信息融合系統的體系結構主要有三種：集中式、分布式和混合式。

1、集中式：集中式將各傳感器獲得的原始數據直接送至中央處理器進行融合處理，可以實現實時融合，其數據處理的精度高，算法靈活，缺點是對處理器要求高，可靠性較低，數據量大，故難於實現。

2、分布式：每個傳感器對獲得的原始數據先進行局部處理，包括對原始數據的預處理、分類及提取特征信息，並通過各自的決策準則分別作出決策，然後將結果送入融合中心進行融合以獲得最終的決策。分布式對通信帶寬需求低、計算速度快、可靠性和延續性好，但跟蹤精度沒有集中式高。

3、混合式：大多情況是把上述二者進行不同的組合，形成壹種混合式結構。它保留了上述兩類系統的優點，但在通信和計算上要付出較昂貴的代價。但是，此類系統也有上述兩類系統難以比擬的優勢，在實際場合往往采用此類結構。

最近，多功能集成化傳感器研究受到國內外的廣泛關註，化學分析、生物保護等方面的集成傳感器相繼問世。隨著MEMS技術的發展，人們可以在同壹材料上制作幾種敏感元器件，制成能夠檢測多個參量的集成化多功能傳感器。多功能傳感器主要有幾種不同的工作原理及結構形式，其中，由於集成度高、體積小，各個敏感元器件的工作氛圍相同，容易實現補償和校正等優勢，將幾種不同的敏感元器件制作在同壹個矽片，制成集成化多功能傳感器將是多功能傳感器發展的壹個方向。

此外，引進中間件技術也是實現多傳感器集成的壹個常見舉措。由於不同類型的傳感器所提供的感知數據結構不壹致，為了實現接入不同類型、不同廠家的傳感器，系統要解決異構感知數據的接入和處理問題，以及各層之間交互協議的轉換與解析問題，而中間件是實現底層硬件設備與應用系統之間數據傳輸、過濾、數據轉換以及交互協議的轉化與解析的壹種中間程序。

中間件技術與系統的應用是順應目前安防市場發展形勢之舉。目前已有的安防系統主要由以下特點：

①安防系統軟件主要是由安防設備廠商所提供的專用C/S架構軟件。通常情況下，這種軟件只能識別該設備廠商的壹款或者幾款產品，無法兼容其他廠商的產品，其內部通信協議與信息格式完全封閉，導致可擴展性差。並且由於C/S架構軟件自身所具有的使用前安裝和無法統壹升級等缺點，壹旦設備提供商有新的產品上市了，原先的軟件也無法兼容該產品，只能是先對系統進行升級，然後讓所有用戶都重新安裝壹遍，極大降低了用戶體驗，同時對於廠商來說，開發、維護、升級的成本都大大提高，系統的兼容性與可擴展性差。

②有些安防系統是僅針對某壹類型安防設備的單壹系統，或者是集成了多個子系統，但各個子系統之間獨立工作。每壹個子系統都要單獨監控的話，將耗費大量的人力物力；並且同壹事件引起各個系統獨立報警，導致監控人員認為是兩次不相關的報警，這也將給監控人員帶來許多不便，造成人力資源的浪費。

而我們的實際項目需求是：可以接入不同類型、不同廠家的傳感器設備，包括紅外傳感器、溫度傳感器和攝像頭；用戶體驗性好，不需要在使用軟件前先進行安裝，只要在可以聯網的環境下，通過瀏覽器即可查看實時的警情信息；可維護性好，如果系統進行更新升級，只需要對服務器端的代碼進行更新即可，而不是對所有客戶端的軟件進行升級；形成壹個整體的安防系統，而不是各個子系統單壹工作；不同類型的傳感器之間可以協同報警，從而提供更為全面的報警信息；智能化程度高，監控人員不用再7*24時間監視著視頻墻，壹旦有異常情況出現，系統會自動進行分析，並以圖像、聲音、短信的方式通知監控人員，同時會對報警時段進行錄像，這樣就無需事後從大量監控視頻中尋找異常畫面。