光電傳感器信息融合技術(shù)的有效運(yùn)用分析

陸 豪

（武漢紡織大學(xué)，湖北武漢，430200）

光電傳感器信息融合技術(shù)的有效運(yùn)用分析

陸 豪

（武漢紡織大學(xué)，湖北武漢，430200）

在社會(huì)的快速發(fā)展下，計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展日新月異，再加上數(shù)據(jù)信息理論的日趨成熟，光電傳感器的多方面功能明顯增強(qiáng)，比如對(duì)目標(biāo)的分類、識(shí)別等，從而使其可以更好地服務(wù)于人們的生產(chǎn)、生活等。鑒于此，人們對(duì)光電傳感器的研究方向也發(fā)生一定的轉(zhuǎn)變，即從理論方法層面逐漸轉(zhuǎn)移到實(shí)際應(yīng)用層面。本文先簡(jiǎn)單概述光電傳感器信息融合技術(shù)；然后分析其應(yīng)用的重要意義；最后重點(diǎn)探討了具體的應(yīng)用情況。

信息融合技術(shù)；運(yùn)用；光電傳感器

光電傳感器主要由三大部分組成，即光源、光學(xué)電路、光電元件。由于它具有靈敏度高、輕便等優(yōu)勢(shì)，目前被廣泛用于多種自動(dòng)化設(shè)備檢測(cè)裝置等領(lǐng)域中[1]。隨著光電傳感器的發(fā)展與應(yīng)用，在上世紀(jì)八十年代，在美國(guó)的軍事領(lǐng)域中，開(kāi)始將光電傳感器信息融合技術(shù)應(yīng)用其中，隨后推廣到航天領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域等，成為推動(dòng)所應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)重要支撐力量。

1 光電傳感器信息融合技術(shù)

1.1 概念

對(duì)于光電傳感器信息融合過(guò)程來(lái)講，主要是一個(gè)為了完成某些任務(wù)（比如對(duì)目標(biāo)的分類、識(shí)別、跟蹤等），所采取的一系列信息自動(dòng)分析、綜合處理的過(guò)程[2]。從該技術(shù)的最早應(yīng)用領(lǐng)域——軍事領(lǐng)域來(lái)看，通過(guò)對(duì)目標(biāo)的識(shí)別、跟蹤，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)屬性中的監(jiān)視功能，以此為依據(jù)，精確定位，并做出預(yù)估判決。就目前我國(guó)航天技術(shù)而言，取得了高速的發(fā)展，其中很大一部分要?dú)w功于光電傳感器信息融合技術(shù)的應(yīng)用，它既可以大大提高系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)還能改善空間的分辨率，可以說(shuō)是我國(guó)GDP快速增長(zhǎng)的重要技術(shù)支持。

1.2 工作原理

在實(shí)際應(yīng)用中，光電傳感器可以檢測(cè)到光強(qiáng)度的變化，并且對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以電信號(hào)的方式展示出來(lái)。作為一種小型的電子設(shè)備，光電傳感器的工作原理如下：發(fā)送器向目標(biāo)發(fā)射光束（可來(lái)源于紅外射二極管、發(fā)光二極管等），光束經(jīng)過(guò)相關(guān)光學(xué)元件（比如光圈、透鏡），傳達(dá)給接受器中，并且將其輸送至可過(guò)濾該信號(hào)是否有效的檢測(cè)電路中[3]。

值得注意的是，由反射板、光導(dǎo)纖維作為光電傳感器結(jié)構(gòu)的一種，它具有自身的特色。通常情況下，從穩(wěn)定性角度來(lái)看，三角形最佳。因此，要想確保光束可以準(zhǔn)確無(wú)誤地從反射板返回到發(fā)射裝置中，這個(gè)反射板裝置就需要采用三角椎體反射材料，此結(jié)構(gòu)穩(wěn)固度好，且實(shí)用性強(qiáng)。

2 光電傳感器信息融合技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 有益于控制信息丟失

在光電傳感器的使用中，從其信息獲取過(guò)程來(lái)看，實(shí)際上就是一個(gè)一對(duì)一的對(duì)應(yīng)抽樣過(guò)程，將信息傳輸至傳感器中[4]。在這個(gè)過(guò)程中，信息丟失是一個(gè)不可避免的問(wèn)題。但是，應(yīng)用光電傳感器信息融合技術(shù)后，可在一定程度上控制信息丟失，提高信息傳輸?shù)陌踩?、完整性?/p>

2.2 有助于提高信息綜合處理效率

在軍事領(lǐng)域中，光電傳感器需要處理的信息量非常龐大，且比較冗雜，采用人工處理，難免會(huì)帶來(lái)困擾，且還不能保障其正確性。應(yīng)用光電傳感器信息融合技術(shù)后，可以有效解決上述問(wèn)題，提高信息綜合處理的效率。

2.3 有利于彌補(bǔ)環(huán)境因素帶來(lái)的問(wèn)題

在光電傳感器的應(yīng)用中，環(huán)境因素會(huì)影響其性能的有效發(fā)揮。就目前國(guó)內(nèi)外研究情況來(lái)看，尚無(wú)可以開(kāi)發(fā)出可適用于任何環(huán)境、且還能保障其性能的光電傳感器。采用光電傳感器信息融合技術(shù)后，則可以在一定程度上彌補(bǔ)環(huán)境因素帶來(lái)的問(wèn)題。

3 光電傳感器信息融合技術(shù)的具體應(yīng)用

隨著光電傳感器信息融合技術(shù)的發(fā)展，目前已被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域中，為人們的日常生活、生產(chǎn)等提供了便利。

3.1 應(yīng)用于抄表系統(tǒng)研制中

在人們的日常生活中，電費(fèi)結(jié)算是必不可少的問(wèn)題。在以往的電費(fèi)結(jié)算中，由電力部門工作人員上門查看，通過(guò)人工讀取、記錄、計(jì)算方式，工作效率低下，且浪費(fèi)大量的人力，甚至還會(huì)出現(xiàn)誤差，給用戶帶來(lái)麻煩。鑒于此，電力部門一直致力于技術(shù)研發(fā)。近年來(lái)，隨著傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)等多種技術(shù)的發(fā)展，采用光電傳感器信息融合技術(shù)，可以研制自動(dòng)抄表系統(tǒng)。

在電渦流、磁場(chǎng)的共同作用下，電能表會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而發(fā)生旋轉(zhuǎn)。根據(jù)上述原理，采用光電傳感器信息融合技術(shù)，可以將鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖數(shù)，經(jīng)過(guò)光電耦合隔離電路，將脈沖數(shù)輸送至CPU的TO端口，并且對(duì)其進(jìn)行計(jì)算[5]。采用光電耦合器，對(duì)防止干擾信號(hào)進(jìn)入微機(jī)具有一定的效果，在此基礎(chǔ)上結(jié)合其他傳輸方式，可以形成一個(gè)自動(dòng)抄表系統(tǒng)。目前，由于該系統(tǒng)尚不成熟，其中還有很多需改進(jìn)之處，故沒(méi)有被大規(guī)模使用。但是，隨著研究的不斷深入，詳細(xì)自動(dòng)抄表系統(tǒng)會(huì)在全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用。

3.2 應(yīng)用于節(jié)能燈具設(shè)計(jì)中

在社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步中，人們的發(fā)展理念發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，節(jié)能環(huán)保理念深入人心。在節(jié)能LED照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，光敏感傳感器、紅外傳感器等均被應(yīng)用其中，具有使用方便、自主控制等優(yōu)勢(shì)。

3.2.1 光敏感傳感器的應(yīng)用

對(duì)于光敏感傳感器而言，光敏電阻是它的一個(gè)最為簡(jiǎn)單的電子器件，它對(duì)微弱的電信號(hào)、光線的明暗變化均具有較強(qiáng)的感應(yīng)能力。因此，在節(jié)能燈設(shè)計(jì)中，借助簡(jiǎn)單的電子線路放大處理，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具的自動(dòng)開(kāi)關(guān)處理。此外，在遠(yuǎn)程的照明燈具中，比如公共設(shè)施中的草坪燈、街燈等，均可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制。

3.2.2 紅外傳感器的應(yīng)用

在IED照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，紅外熱釋電傳感器（PIR）的應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，已十年之久。紅外傳感器的視角比較有限，要想擴(kuò)大探測(cè)區(qū)，需要借助菲涅爾透鏡的作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)熱源（比如人、車等）的監(jiān)視。其中，菲涅爾透鏡具有兩個(gè)作用：①對(duì)探測(cè)區(qū)進(jìn)行分類，分為明區(qū)和暗區(qū)，借助溫度變化的形式，確保進(jìn)入探測(cè)區(qū)的人在PIR上產(chǎn)生變化，發(fā)出信號(hào)；②聚焦作用，對(duì)紅外信號(hào)進(jìn)行折射，使其到達(dá)在PIR上。

3.3 應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化裝置中

與其他信號(hào)處理器相比，光電傳感器具有多方面的優(yōu)勢(shì)，比如非接觸、性能可靠、響應(yīng)快等。因此，在工業(yè)領(lǐng)域中，可將光電傳感器用于非接觸物體測(cè)量等方面。目前，相關(guān)的應(yīng)用行業(yè)產(chǎn)品如下。

3.3.1 點(diǎn)鈔機(jī)的計(jì)數(shù)傳感器

點(diǎn)鈔機(jī)的計(jì)數(shù)傳感器具有操作簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確性高、耐用性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，故而不僅被用于銀行等金融機(jī)構(gòu)中，而且還用于企業(yè)辦公中。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)沒(méi)有鈔票時(shí)，信號(hào)輸出為0；當(dāng)有鈔票時(shí)，則會(huì)輸出信號(hào)1。在后期的商業(yè)經(jīng)濟(jì)、財(cái)務(wù)自動(dòng)化業(yè)務(wù)中，需要不斷加強(qiáng)對(duì)點(diǎn)鈔機(jī)的計(jì)數(shù)傳感器的研究，提高其性能，從而提高工作效率。

3.3.2 光電式煙霧報(bào)警器

在各類建筑中，安裝光電式煙霧報(bào)警器，可及時(shí)向人們發(fā)出警報(bào)，有助于及早發(fā)現(xiàn)、控制火災(zāi)，降低火災(zāi)損失。在實(shí)際的運(yùn)行中，當(dāng)沒(méi)有煙霧時(shí)，在發(fā)光二極管中，其發(fā)出的光線屬于直線傳播，且光電三極管未接收到信號(hào)，不會(huì)輸出信號(hào)；當(dāng)存在煙霧時(shí)，受煙霧顆粒的影響，發(fā)光二極管發(fā)出的光線會(huì)被折，發(fā)光三極管則會(huì)接收信號(hào)，產(chǎn)生信號(hào)輸出，并且發(fā)出警報(bào)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，光電傳感器信息融合技術(shù)具有多方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，比如有益于控制信息丟失、有助于提高信息綜合處理效率、有利于彌補(bǔ)環(huán)境因素帶來(lái)的問(wèn)題。目前，它被用于抄表系統(tǒng)研制中、節(jié)能燈具設(shè)計(jì)中、工業(yè)自動(dòng)化裝置中。在后期應(yīng)用中，人們?nèi)孕璨粩嗉訌?qiáng)研究，提高其性能，拓展其應(yīng)用范圍，從而可以更好地服務(wù)社會(huì)。

[1]孫翟.光電傳感器信息融合技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用研究[J].科技傳播,2013（19）:209+194.

[2]張?zhí)煊?基于多傳感器信息融合技術(shù)的礦用防撞系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué),2010.

[3]郭平平.多傳感器信息融合濾波技術(shù)研究[D].中北大學(xué),2010.

[4]馬國(guó)勝.基于多傳感器融合技術(shù)的瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].武漢理工大學(xué),2010.

[5]雷倩茹.基于信息融合技術(shù)的火災(zāi)探測(cè)方法研究[D].華北電力大學(xué)（北京）,2010.

陸豪，男，本科，研究方向：光電信息科學(xué)與工程。

Analysis of the effective use of the photoelectric sensor Information Fusion Technology

Lu Hao
（Wuhan Textile University,Hubei Wuhan,430200）

In the rapid development of society, the development of computer technology, information technology advances, coupled with data information theory matures, many other features significantly enhanced photoelectric sensor, such as classification targets, recognition, so that it can to better serve the people's production and life. In view of this, it is research on photoelectric sensor has also undergone some changes, namely a gradual shift from the theoretical to the practical level, the application level method. This paper briefly outlines the photoelectric sensor information fusion technology; then analyze the significance of its application; and finally focuses on the particular application.

information fusion technology; use; photoelectric sensor

TP212.9

A