傳感器在交通機電自動化控制中的應用分析

梁軍賢

（甘肅紫光智能交通與控制技術有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著產業轉型步伐的加快，對工業生產、海洋探測、環境保護、交通運輸等行業的產業改造提出了迫切要求。在此背景下，傳感器技術的廣泛應用，助推了這些產業的改造步伐，促進了產業更新換代。作為我國經濟建設的支柱行業，交通運輸的重要性愈加凸顯，而機電自動化技術的先進性，對于交通運輸行業現代化具有重要意義。因此，不斷優化機電自動化控制系統，提高信息處理效率，成為機電自動化技術研究和應用的重要課題。要想實現交通機電自動化控制系統的智能化和數字化目標，就要提升傳感器技術的水平，充分融合數字化技術、傳感檢測技術以及自動控制技術等最新科學技術，提高對各種信息收集和反饋的能力，提升傳感器的智能化水平，進而不斷優化和促進運輸機電自動化系統的控制效果。作為交通機電自動化控制裝置的信息感受器官，傳感器能夠利用其全面的感知功能，通過傳感器的各個功能的敏感元件，對外界的各類信息進行快速準確的采集，并發揮其智能化功能對信息進行精準的識別和分析，從而為交通機電自動化控制系統提供各種重要的技術依據，使控制系統依據這些信息，制定精準的信息指令，并把這些指令快速地傳遞下去，實現交通機電一體化、自動化和智能化控制系統的整合功能。

1 傳感器技術概述

在數字化技術和機電一體化技術的助推下，傳感器技術在交通機電自動化控制中得到了廣泛應用。利用傳感器技術的檢測能力和感知能力，提高了交通機電自動化控制系統的信息采集和傳輸能力，推動了交通機電自動化控制系統的一體化和智能化發展。作為機電自動化控制系統的核心技術，傳感器技術打破了傳統機電控制系統的框架，引入了諸多領域的新技術，通過與計算機技術或信息技術相融合，對數字信號進行精細化處理，并采用集成化和智能化信息采集和傳輸方式，改變了機電控制系統的傳統功能，促進了交通機電自動化控制系統的一體化發展。在此基礎上，把這些最新技術融入機械自動化設計當中，從而提高了交通機電自動化控制系統的生產成本，提高了機電控制系統的穩定性，對于交通機電自動化控制的發展，提供了強有力的技術支持。

1.1 傳感器技術的發展歷程

作為一種智能檢測裝置，利用傳感器可以對外界信息進行及時感知，將相關信息采集，并轉換為電信號快速傳輸到控制系統，從而實現對信息的控制、記錄、保存、分析。傳感器的發展主要有三個階段：

第一個階段是結構傳感器階段。結構傳感器是以結構參量為媒介，對外界的信號進行電轉化。

第二個階段是固體傳感器階段。固體傳感器主要對材料進行科學選取，如利用磁性材料或者半導體材料的傳導功能，研發出光敏傳感器、熱電偶傳感器等固體傳感器；同時，利用電子技術和集成技術，提高固體傳感器的集成傳感功能。

第三個階段是智能傳感器階段，智能傳感器是利用微型計算機處理器，并結合智能化采集、檢測和處理技術，實現傳感器的自動化和智能化的。

1.2 傳感器技術的發展現狀

現階段，作為一種現代檢測設備，傳感器利用其信息獲取、保存、處理、傳播等功能，在各個領域得到廣泛應用。其中，傳感器技術極大地推動了機電自動化控制系統的發展，成為機電自動化控制系統的重要組成部分。在數字化技術的推動下，傳感器技術改變了傳統的機電控制系統操作模式，使信息傳輸從單一化走向智能化，從技術操作的復雜化趨向自動化，從而有效提升了機電控制系統的控制水平和控制質量，對機電控制系統的運行效果產生了深遠影響。

1.3 傳感器技術的發展趨勢

當前，傳感器智能化程度不斷提高，智能檢測技術得到不斷完善，傳感器的記憶功能、自診斷功能以及聯網通信功能應用領域不斷拓展，為傳感器智能化和自動化發展提供了方向。

其一，傳感器的智能檢測功能不斷完善，對于機電自動化控制系統檢測效率和檢測質量提供了技術保障。

其二，傳感器技術的自我調控功能不斷增強，從而提升了機電自動化控制系統自動化水平，為傳感器技術的研發提供了路徑。

其三，傳感器技術推動了集成化傳感器的應用和發展，但在重量、體積以及穩定性等方面尚有較大的技術發展空間，在此背景下，新型集成化傳感器研發具有較大的潛力，成為傳感器技術發展的重要方向。

2 機電自動化控制中傳感器技術應用特征

機電自動化控制中傳感器技術應用特征具有4 個特點，具體如圖1 所示。

圖1 傳感器技術應用特征

2.1 傳感器日趨集成化與智能化

在信息化時代，在數字化、智能化和網絡化技術的共同推動下，機電自動化控制系統研發取得飛速的發展。其中，傳統傳感器技術已不能適應機電自動化控制系統的最新要求，傳感器技術日益趨向集成化、智能化，成為推進機電自動化控制系統高效、高質量運行的發展方向。在交通運輸領域，為了提升機電自動化控制系統的智能化，就要選取高度集成化、智能化的傳感器。只有傳感器高度智能化，才能確保機電控制系統自動化的效率；只有傳感器高度集成化，才能拓展傳感器的功能，提升傳感器的信息收集效率和信息處理質量，確保信息監測水平的多樣化和穩定性。

2.2 傳感器新材料研發加快

隨著材料技術的快速發展，新型傳感材料不斷涌現，為傳感器技術應用提供了重要基礎。對于傳感器來說，為了確保傳感器新技術得到有效應用，對傳感材料提出了較高要求。而傳感材料傳輸效率的高低，決定了傳感器的高效性。因此，加快傳感材料的研發，對于傳感器技術的應用極為重要。同時，為了保證傳感器監測精度和監測結果的有效性，就需要傳感器具備理想的傳輸效率，因此在傳感器技術應用時，就要選取傳輸效率符合標準的傳感器。從這個意義上講，加大新型傳感材料的研發力度，成為提高傳感器傳輸效率和傳輸質量的重要舉措。目前，在傳感器技術應用過程中，智能超傳導材料以其優異的感知能力，以及對信息的識別和判斷能力，在傳感器技術應用過程中極大地提高了傳感器的傳輸效率，提升了傳感器監測結果準確性和可靠性。

2.3 傳感器功能整合化趨勢明顯

目前，傳感器智能化發展快速，極大地推動了機電自動化控制系統的發展。就我國的傳感器技術研究來說，由于在傳感器的研發上尚處在起步階段，與國外傳感器技術相比，在傳感效率和精度上尚有很大的差距。因此，加大智能傳感器的研究投入，不斷提升機電自動化控制系統的功能，成為我國在機電自動化領域實現彎道超車的重要手段。在研發途徑上，要把傳感器技術與數字化技術相融合，不斷推進芯片化設計研發，增強傳感器的信息處理能力和感知能力；同時，實現傳感器技術與人工智能技術相融合，推進傳感器的智能化設計水平，在靈敏性和控制效果上實現突破，進而提高傳感器的認知能力。

2.4 傳感器技術與機電一體化技術融合加快

隨著我國經濟建設現代化步伐加快，機電一體化技術的重要性日漸凸顯，機電技術逐漸從傳統的機械化向智能化、網絡化和系統化推進，機電一體化技術應用范圍不斷擴大。對于機電技術來說，實現機電自動化控制系統自動化、一體化，可以有效地提升工作效率和產品質量，同時還能降低生產成本。為了推動機電自動化控制系統智能化和自動化發展，就需要對多種類型的技術進行整合運用。作為機電自動化控制系統技術體系的重要組成部分，傳感器技術的自動化和智能化水平的高低，對外界信息探測感知能力的大小，對外界信息采集速度和精準度的大小，對于機電自動化控制系統決策準確性和自動化程度具有重要影響，成為機電自動化控制系統做出決策的重要依據。因此，加快傳感器技術和機電一體化技術融合步伐，成為機電自動化控制系統不斷優化的重要技術支撐，對于機電自動化控制系統的自動化和智能化發展具有重要意義。

3 交通機電自動化控制中傳感器技術的應用

3.1 在智能化汽車中的應用

當今，數字化技術日新月異，傳感器技術智能化應用領域不斷拓展。在汽車行業，傳感器技術為汽車機電自動化控制系統的智能化變革提供了重要的技術支撐，智能化汽車成為傳感器技術在汽車行業的重要應用途徑。在此背景下，智能化車輛研發得到不斷深化。對于智能化汽車來說，對外界的感知能力是智能化汽車的重要窗口，這就需要不同功能的傳感器功能疊加才能實現。如在行進中，為了有效感知相鄰車道車輛的運行情況，在十字路后對交通信號、行人等進行掃描和探測，就需要配備多功能傳感器系統，如側向激光雷達、角毫米波雷達、前向毫米波雷達等。同時，根據智能化汽車整體設計規劃，在汽車相應的位置上進行合理配置，從而實現對外界各類信息的采集、傳輸功能，為汽車控制系統進行運行規劃提供數據支持。

3.2 在道路交通管理中的應用

目前，傳感器技術智能化應用不斷深化，也深刻地改變了道路交通管理的傳統管理模式，突破了原有的低效管理方式，極大地提高了交通管理效率，降低了各種交通事故的發生概率，對于道路交通管理的科學化發展具有重要意義。在城市交通道路中，依據道路設計規劃，通過在相應的位置安裝不同類型的傳感器，如交通信號燈、電子測速以及電子抓拍等，可實時監控道路車輛的運行狀況，對運行車輛和人員進行數據采集、分析，并對各類信息進行整合判斷，確定各路段的車流密度和擁堵狀況，進而采取有效的優化策略進行科學疏導。同時，傳感器智能化發展也提升了高速收費站的管理效率，提高了對車輛的檢測速率。比如，在高速收費站，利用質量傳感器的檢測功能，可以對車輛載重情況進行快速檢測，從而確定汽車是否超載，提高了高速收費站的工作效率，減輕了檢測人員的工作量。

3.3 在汽車設計中的應用

傳感器技術的發展為汽車設計提供重要的技術支撐，拓展了汽車設計思路，從而有效地提高了汽車的自動化和智能化整體功能設計水平，推動了汽車整體功能的發展。一方面，傳感器技術改變了傳統的人為控制系統，推動了汽車機電自動化控制系統智能化發展，使汽車趨向人性化和自動化，提高了汽車駕駛的便捷性和安全性。另一方面，通過利用傳感器技術，在汽車機電自動化控制系統中安裝各類傳感器，如紅外線傳感器、壓力傳感器以及曲軸位置傳感器等，提升了汽車各個零配件的協調運行能力，使汽車機電自動化控制系統實現了一體化運行和信息共享，提高了汽車機電自動化控制系統的整體功能。

3.4 在汽車制造中的應用

隨著人們物質生活的日益提高，對汽車的需求量不斷加大，對汽車制造行業提出了更高的要求。在此背景下，汽車制造規模化、自動化發展成為主流，而利用傳感器技術，成為提高汽車生產設備機械自動化水平的重要技術手段。在汽車制造流程中，利用不同類型的傳感器，提高了汽車制造設備的智能化和自動化發展，使各個制造流程實現機電一體化的生產狀態。同時，利用傳感器技術，可以對汽車生產過程中各項關鍵參數進行實時采集和傳輸，汽車制造設備依據傳輸過來的參數，對汽車制造各流程進行參數調整與校對，從而提高制造各流程的流暢性，提升汽車零件制造的精準性。

4 結語

綜上所述，在傳感器技術和機電一體化技術助推下，交通機電自動化控制系統自動化和智能化步伐加快，成為我國交通管理和智能化汽車發展的重要推動力。目前，我國交通機電自動化控制系統中傳感器日趨集成化與智能化，新材料傳感器得到深度應用，智能化發展步伐加快，傳感器技術與機電一體化技術融合加快，使交通機電自動化控制系統的信息感知速度加快，提升信息采集和處理精準度，從而推動了交通機電自動化控制系統高效化和優質化發展。利用傳感器技術，拓寬了汽車設計的思路和功能化設計方向，提高了智能化汽車研發和應用的步伐，提升了汽車制造行業的生產質量和生產效率，同時為交通道路科學化管理提供了有力的技術支持，助推了交通道路監控、交通規劃和交通收費等環節的人性化、自動化和智能化發展。