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  【導讀：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造了無數個世博史上的“第一次”，第一次采用智能的客流引導系統為所有參與者提供各自所需的服務，第一次使用擁有自主知識產權的“手機門票”、“電子圍欄”、“電子鼻”等，而這些都離不開構成信息技術三大支柱之一的傳感器技術。 】

安全巡邏機器人

反恐排爆機器人

水下機器人

　　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”。

　 傳感技術在本屆世博會的環境保護、交通運輸、科技展覽等多個方面都有著廣泛的應用。各種先進傳感器在世博會中的應用，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，隨著信息技術的發展，傳感器技術也面臨著更高的需求、更大的機遇與挑戰。傳感器技術在信息技術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“傳感世界、感知中國”。傳感器及其技術的大發展時刻正在向我們快速跑來。

   傳感器技術支撐機器人安保隊伍

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

   水下機器人

   上海世博會設有不少水域景觀，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揮了重要作用。

   水下機器人由于工作的環境和所承擔的任務不同，而具有不同的先進電子和水聲設備，并在機器人的控制、導航定位以及作業系統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(應變片)、充油壓力平衡式導電橡膠觸覺傳感器、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視系統包括水下機器人、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、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測,堪稱水下安保高手。如果發現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門窗、遙控電器，還能監測火災、煙霧、人群異常情況等。

   該機器人采用分布式控制結構，包括驅動系統、警衛系統、避障系統、充電系統、遠程監控系統與軟件系統等,還采用了無線網絡設計，可以進行遠程操縱。白天機器人利用語音系統及觸控屏幕擔任巡邏服務員，晚上又可轉任安保人員。它除了可以完成障礙避碰、自主導航等任務外，還提供了火災探測系統，采用信息融合的方法及時準確地探測火災，煙霧等。它還帶有微型電腦、攝影機和無線發射器，可把觀察到的畫面實時傳輸到安保控制中心，以便安保人員及時做出合理反應。

   反恐排爆機器人

   目前，排爆機人已經廣泛出現在各類出現爆炸物的現場，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，負責用于處置各種突發涉爆，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性，它可在復雜的世博場館中自由穿梭。這款機器人已出現在國內多個特警機關和特種部隊中，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視犯罪分子的活動。

　　由于排爆機器人的作業環境與作業對象是變化的甚至是完全未知的——即通常所說的非結構化環境，能否對其所處環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關鍵，采用先進的多傳感器信息融合技術解決了這一難題。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，是利用計算機技術對按時序獲得的若干傳感器的觀測信息，以及數據庫和知識庫的信息，在一定準則下加以自動匯集、相關、分析、綜合為一種先進信息處理技術，它可完成所需要的估計和決策任務所進行的信息處理過程。

典型的WSN網絡結構

   無線傳感器網絡遍布園區

　　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、交通等重要基礎設施和會展場館等重要場所的安全，以及必要的安全預警、應急處理和災后恢復等。無線傳感器網絡作為一種新興的檢測技術，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，可以在安全預警、應急處理和災后恢復等安全措施中發揮重要的作用。

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　　WSN是由大量傳感器節點組成的一個自組織的網絡系統，每個傳感器節點都具備一定的數據采集、處理和無線收發的功能。雖然每個節點的資源和能力都非常有限，但通過節點間的有效合作，整個網絡能夠獨立完成大范圍、多信號的準確檢測，并及時可靠地反饋采集信息。傳感器節點布置在檢測區域；用戶在控制臺完成檢測任務分配和對WSN的管理，通過Internet或通信衛星，再經由匯集點發送至WSN中相關節點；相關節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進行感知與識別，并把識別信息發送給監控者。在2010年上海世博會的安全保障中，WSN主要用于一些重要設施和場所對爆炸物、有毒氣體等目標的靜態和動態檢測。

　　世博會期間，由于有了無線傳感網在園區內的應用，才不必擔心有“入侵者”。整個園區3.28平方公里的圍欄區，從地面的圍欄到地下埋藏的裝置，都應用到了無線傳感技術。

   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境中氣體成分的敏感器件，它將氣體種類及其濃度有關的信息轉換成對應的電信號，根據這些電信號的強弱便可獲得與待測氣體在環境中存在的有關信息，從而可以進行檢測、監控、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。世博會的重要場館內均敷設了光纖傳感器或光聲氣體傳感器光纖網絡，通過光纖組成氣體監測網絡進行實時檢測。

   圖像傳感器提高場館安保水平

　　以集中監視、分析、管理為目的，全天候對入口區域、人流通道、公交車站、場館內的重要區域進行電腦化的分析、管理、儲存、整理，實行定性定量分析，預案防范及網絡化的動態管理，提高整個場館的安保水平，其中就大量應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之后出現的新型圖像傳感器件。在展館的每個場館內大量的視頻監控使得展館內的任何動靜都會通過監控攝像頭的圖像傳感器發送到圖像處理CPU，然后再發送到視頻接收端，供監控人員查看。在檢票口檢票時，檢票口的攝像系統就會通過圖像傳感器記錄每個游客的人臉圖像。該系統基于先進的人臉采集識別技術，是一種快速、準確、可靠的人臉采集、識別監控系統和實時報警系統。系統由前端監控點和監控報警中心組成，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，其系統建模過程對環境適應性強，可在大多數環境下對不同人物進行建模。

   智能門票

　　上海世博會游客人數眾多，對門票系統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，門票內含一顆具有自主知識產權的“世博芯”，記錄著參觀者資料。并以無線方式與遍布園區的傳感器交換信息。此技術是將RFID和傳感器集成在一個小小的芯片里，形成RFID傳感器標簽，兼具RFID的標識能力和傳感器的傳感能力，可以讓一個小小的標簽完成更多的功能。

　　另一種是手機門票，檢票入園以手機為載體，采用RFID-SIM技術，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，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。據了解，這一墻面，利用了一種叫做“立體花卉”的技術，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“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。

　　據透露，墻壁立面垂直綠化絕對低碳、環保，它可減少室內空調系統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，它又可以降低風速，形成保溫層。同時，墻面被綠化覆蓋后，室內空氣濕度可提高10%～20%。

   高科技垃圾桶

　　分布在世博園區內的眾多垃圾桶，作為世博園區的各類生活垃圾主要收集工具，設在各個展館、設施旁。這一個個外表與普通設施無異的垃圾桶，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出信號，工作人員將根據其發出的信號來安排、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分鐘就自動感應桶內垃圾與桶容量之間的關系，當桶內垃圾快要裝滿時，即以無線網絡傳輸的方式將信息反饋給園區里的垃圾處理控制中心。

　　同時在世博園區內垃圾運輸車都安裝有GPS定位裝置，根據不同區域垃圾量的增減，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，導致工作效率下降。這套智能化垃圾處理系統首次亮相世博園。為減少垃圾處理過程中臭氣逸散、有礙觀瞻等問題，世博園區還配備了全球先進的生活垃圾氣力輸送系統，這種將垃圾在地下密封管道網絡進行輸送的處理方式，與智能化垃圾處理系統一起發揮了巨大作用。