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至多传感器助推安防建设迈向智能化

发布时间:2021-09-17

多传感器助推安防建设迈向智能化

随着科学技术的进步,多传感器信息融会至今已构成和发展成为1门信息综合处理的专门技术,并很快推行利用到工业机器人、智能检测、自动控制、交通管理和医疗诊断等多种领域。

多传感器信息融会技术的基本原理就像人的大脑综合处理信息的进程1样,将各种传感器进行多层次、多空间的信息互补和优化组合处理,终产生对观测环境的1致性解释。在这个进程中要充分地利用多源数据进行公道安排与使用,而信息融会的终目标则是基于各传感器取得的分离观测信息,通过对信息多级别、多方面组合导出更多有用信息。这不但是利用了多个传感器相互协同操作的优势,而且也综合处理了其它信息源的数据来提高全部传感器系统的智能化。多传感器集成技术将助力智能安防建设。

多传感器助推安防建设迈向智能化

多传感器融会系统特点,具有4个明显的特点:

信息的冗余性

对环境的某个特点,可以通过量个传感器得到它的多份信息,这些信息是冗余的,并且具有不同的可靠性,通过融会处理,可以从中提取出更加准确和可靠的信息。另外,信息的冗余性可以提高系统的稳定性,从而能够避免因单个传感器失效而对全部系统所酿成的影响。

信息的互补性

不同种类的传感器可以为系统提供不同性质的信息,这些信息所描写的对象是不同的环境特点,它们彼此之间具有互补性。如果定义1个由所有特点构成的坐标空间,那末每一个传感器所提供的信息只属于全部空间的1个子空间,和其他传感器构成的空间相互独立。

信息处理的及时性

各传感器的处理进程相互独立,全部处理进程可以采取并行导热处理机制,从而使系统具有更快的处理速度,提供更加及时的处理结果。

信息处理的低本钱性

多个传感器可以花费更少的代价来得到相当于单传感器所能得到的信息量。另外一方面,如果不将单个传感器所提供的信息用来实现其他功能,单个传感器的本钱和多传感器的本钱之和是相当的。

多传感信息融会架构情势

信息融会作为对多传感器信息的综合处理进程,具有本质的复杂性。在信息融会处理进程中,根据对原始数据处理方法的不同,信息融会系统的体系结构主要有3种:集中式、散布式和混合式。

集中式

集中式将各传感器取得的原始数据直接送至中央处理器进行融会处理,可以实现实时融会,其数据处理的精度高,算法灵活,缺点是对处理器要求高,可靠性较低,数据量大,故难于实现。

散布式

每一个传感器对取得的原始数据先进行局部处理,包括对原始数据的预处理、分类及提取特点信息,并通过各自的决策准则分别作出决策,然后将结果送入融会中心进行融会以取得终的决策。散布式对通讯带宽需求低、计算速度快、可靠性和延续性好,但跟踪精度没有集中式高。

混合式

大多情况是把上述2者进行不同的组合,构成1种混合式结构。它保存了上述两类系统的优点,但在通讯和计算上要付出如数据编辑较昂贵的代价。但是,此类系统也有上述两类系统难以比拟的优势,在实际场合常常采取此类结构。

近,多功能集成化传感器研究遭到国内外的广泛关注,化学分析、生物保护等方面的集成传感器相继问世。随着MEMS技术的发展,人们可以在同1材料上制作几种敏感元器件,制成能够检测多个参量的集成化多功能传感器。多功能传感器主要有几种不同的工作原理及结构情势,其中,由于集成度高、体积小,各个敏感元器件的工作氛围相同,容易实现补偿和校订等优势,将几种不同的敏感元器件制作在同1个硅片,制成集成化多功能传感器将是多功能传感器发展的1个方向。

另外,引进中间件技术也是实现多传感器集成的1个常见举措。由于不同类型的传感器所提供的感知数据结构不1致,为了实现接入不同类型、不同厂家的传感器,系统要解决异构感知数据的接入和处理问题,和各层之间交互协议的转换与解析问题,而中间件是实现底层硬件装备与利用系统之间数据传输、过滤、数据转换和交互协议的转化与解析的1种中间程序。

基于中间件技术的多传感器系统集成中间件技术与系统的利用是顺应目前安防市场发展情势之举。目前已有的安防系统主要由以下特点:安防系统软件主要是由安防装备厂商所提供的专用C/S架构软件。通常情况下,这类软件只能辨认该装备厂商的1款或几款产品,没法兼容其他厂商的产品,其内部通讯协议与信息格式完全封闭,致使可扩大性差。并且由于C/S架构软件本身所具有的使用前安装和没法统1升级等缺点,1旦装备提供商有新的产品上市了,本来的软件也没法兼容该产品,只能是先对系统进行升级,然后让所有用户都重新安装1遍,极大下降了用户体验,同时对厂商来讲,开发、保护、升级的本钱都大大提高,系统的兼容性与可扩大性差。

有些安防系统是仅针对某1类型安防装备的单1系统,或是集成了多可以用回收废弃的植物纤维,木材加工中的废弃木粉和用过的回收塑料,有益于环境和资源的充分利用,具有木材和塑料的优点个子系统,但各个子系统之间独立工作。每个子系统都要单独监控的话,将耗费大量的人力物力;并且同1事件引发各个系统独立报警,致使监控人员认为是两次不相干的报警,这也将给监控人员带来许多不便,造成人力资源的浪费。

而我们的实际项目需求是:可以接入不同类型、不同厂家的传感器装备,包括红外传感器、温度传感器和摄像头;用户体验性好,不需要在使用软件前先进行安装,只要在可以联网的环境下,通过阅读器便可查看实时的警情信息;可保护性好,如果系统进行更新升级,只需要对服务器真个代码进行更新便可,而不是对所有客户真个软件进行升级;构成1个整体的安防系统,而不是各个子系统单1工作;不同类型的传感器之间欢迎大家前来咨询可以协同报警,从而提供更加全面的报警信息;智能化程度高,监控人员不用再7*24时间监视着视频墙,1旦有异常情况出现,系统会自动进行分析,并以图象、声音、短信的方式通知监控人员,同时会对报警时段进行录相,这样就无需事后从大量监控视频中寻觅异常画面。针对这些需求,利用中间件技术实现多传感器集成功能的安防系统应运而生,此处以基于web技术的多传感器协同报警安防系统设计为例,扼要论述系统设计利用相干要素。

本系统体系架构包括感知层、传输层与利用层

感知层由多种不同类型传感器组成:主要用于集采异常信息,这些传感器的类型和功能可以有很大的差异,它们可使不同厂家的、不同型号的、不同用处的、具有不同数据格式和通讯协议的。在本系统中,我们使用红外探测器、温度传感器和摄像头3种来做示范研究。红外探测器可以检测某1空间内是不是有人经过,适用于仓库类型的场所,以检测是不是有人闯入;温度传感器可以检测某1场所内的温度信息,可用以检测环境是不是有异常;摄像头则用于探测画面中是不是有异常情况出现,包括人员的运动检测、画面丢失检测、物体丢失检测等,同时还可以利用摄像头进行录相。

传输层由网关节点组成。传输层在利用层与感知层之间起到1个传递信息的功能。网关节点通过数据适配中间件和网关中间件来实现传感器感知数据的信息获得和下发控制命令功能。

利用层由安防系统和web利用组成。Web利用包括PC端和移动终端上的利用。安防系统通过平台中间件实现数据资源的开放,同时也实现了安防系统对传输层装备、感知层装备的向下寻址功能。

感知层与传输层之间通过数据适配中间件接口进行通讯;传输层与利用层之间通过网关中间件接口进行通讯;而利用层中的安防系统与web利用之间通过平台中间件接口进行通讯。

系统中设计3种中间件:数据适配中间件,网关中间件和平台中间件。从功能上说,它们向下为多种装备的异构感知数据提供统1的接入格式和能力,并进行数据的存储和整合;向上以统1接口的方式开放装备资源的能力,提供对感知层装备数据的1致性访问,同时为各层之间的交互协议提供了转换和解析。

数据适配中间件:为使不同厂家、不同型号、不同用处、具有不同数据格式的传感器都可以接入到系统中,系统引入数据适配中间件。针对不同的传感器装备提供相应的数据获得与处理模块,将获得到比如:1般多采取硬质仪表板、硬质门板、硬质立柱的各种异构数据依照统1的格式进行封装;数据适配中间件也能够依照1定的规则解析安防系统的控制命令,进而根据传感器的标识分发给各感知层装备。

网关中间层:网关中间件在系统中具有标识,它的作用包括:负责感知层与利用层之间的信息传递,将数据适配中间件封装好的数据发送给平台中间件;依照事前规定好的规则解析安防系统的控制命令;负责感知层与传输层之间的交互协议的转换与解析。它使用socket连接进行向上和向下的消息传递。

平台中间层:安防系统通过平台中间件实现对感知数据的接收和处理功能,和对网关、感知层装备的向下寻址功能。同时还负责传输层与利用层之间交互协议的转换与解析。

本系统通过量传感器中间件的应用,和对消息交互方式和消息格式自定义等配套措施,为装备提供方和资源使用方提供了1种新型的安防软件架构,助力实现智能安防。

目前流行的组合传感装备,在安防也很受青睐。传感装备封装中加入加速度传感装备、陀螺仪或电子罗盘所构成的不同组合产品,通过在各单1封装中整合能够增加更多的利用功能,并且尽量的节俭了空间及本钱。在这些利用越来越广泛的领域推动下,这两年来组合传感装备市场的销售额1直处于不断上升的状态,市场潜力巨大。