传感器在交通机电自动化控制中的应用分析

梁军贤

（甘肃紫光智能交通与控制技术有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

随着产业转型步伐的加快，对工业生产、海洋探测、环境保护、交通运输等行业的产业改造提出了迫切要求。在此背景下，传感器技术的广泛应用，助推了这些产业的改造步伐，促进了产业更新换代。作为我国经济建设的支柱行业，交通运输的重要性愈加凸显，而机电自动化技术的先进性，对于交通运输行业现代化具有重要意义。因此，不断优化机电自动化控制系统，提高信息处理效率，成为机电自动化技术研究和应用的重要课题。要想实现交通机电自动化控制系统的智能化和数字化目标，就要提升传感器技术的水平，充分融合数字化技术、传感检测技术以及自动控制技术等最新科学技术，提高对各种信息收集和反馈的能力，提升传感器的智能化水平，进而不断优化和促进运输机电自动化系统的控制效果。作为交通机电自动化控制装置的信息感受器官，传感器能够利用其全面的感知功能，通过传感器的各个功能的敏感元件，对外界的各类信息进行快速准确的采集，并发挥其智能化功能对信息进行精准的识别和分析，从而为交通机电自动化控制系统提供各种重要的技术依据，使控制系统依据这些信息，制定精准的信息指令，并把这些指令快速地传递下去，实现交通机电一体化、自动化和智能化控制系统的整合功能。

1 传感器技术概述

在数字化技术和机电一体化技术的助推下，传感器技术在交通机电自动化控制中得到了广泛应用。利用传感器技术的检测能力和感知能力，提高了交通机电自动化控制系统的信息采集和传输能力，推动了交通机电自动化控制系统的一体化和智能化发展。作为机电自动化控制系统的核心技术，传感器技术打破了传统机电控制系统的框架，引入了诸多领域的新技术，通过与计算机技术或信息技术相融合，对数字信号进行精细化处理，并采用集成化和智能化信息采集和传输方式，改变了机电控制系统的传统功能，促进了交通机电自动化控制系统的一体化发展。在此基础上，把这些最新技术融入机械自动化设计当中，从而提高了交通机电自动化控制系统的生产成本，提高了机电控制系统的稳定性，对于交通机电自动化控制的发展，提供了强有力的技术支持。

1.1 传感器技术的发展历程

作为一种智能检测装置，利用传感器可以对外界信息进行及时感知，将相关信息采集，并转换为电信号快速传输到控制系统，从而实现对信息的控制、记录、保存、分析。传感器的发展主要有三个阶段：

第一个阶段是结构传感器阶段。结构传感器是以结构参量为媒介，对外界的信号进行电转化。

第二个阶段是固体传感器阶段。固体传感器主要对材料进行科学选取，如利用磁性材料或者半导体材料的传导功能，研发出光敏传感器、热电偶传感器等固体传感器；同时，利用电子技术和集成技术，提高固体传感器的集成传感功能。

第三个阶段是智能传感器阶段，智能传感器是利用微型计算机处理器，并结合智能化采集、检测和处理技术，实现传感器的自动化和智能化的。

1.2 传感器技术的发展现状

现阶段，作为一种现代检测设备，传感器利用其信息获取、保存、处理、传播等功能，在各个领域得到广泛应用。其中，传感器技术极大地推动了机电自动化控制系统的发展，成为机电自动化控制系统的重要组成部分。在数字化技术的推动下，传感器技术改变了传统的机电控制系统操作模式，使信息传输从单一化走向智能化，从技术操作的复杂化趋向自动化，从而有效提升了机电控制系统的控制水平和控制质量，对机电控制系统的运行效果产生了深远影响。

1.3 传感器技术的发展趋势

当前，传感器智能化程度不断提高，智能检测技术得到不断完善，传感器的记忆功能、自诊断功能以及联网通信功能应用领域不断拓展，为传感器智能化和自动化发展提供了方向。

其一，传感器的智能检测功能不断完善，对于机电自动化控制系统检测效率和检测质量提供了技术保障。

其二，传感器技术的自我调控功能不断增强，从而提升了机电自动化控制系统自动化水平，为传感器技术的研发提供了路径。

其三，传感器技术推动了集成化传感器的应用和发展，但在重量、体积以及稳定性等方面尚有较大的技术发展空间，在此背景下，新型集成化传感器研发具有较大的潜力，成为传感器技术发展的重要方向。

2 机电自动化控制中传感器技术应用特征

机电自动化控制中传感器技术应用特征具有4 个特点，具体如图1 所示。

图1 传感器技术应用特征

2.1 传感器日趋集成化与智能化

在信息化时代，在数字化、智能化和网络化技术的共同推动下，机电自动化控制系统研发取得飞速的发展。其中，传统传感器技术已不能适应机电自动化控制系统的最新要求，传感器技术日益趋向集成化、智能化，成为推进机电自动化控制系统高效、高质量运行的发展方向。在交通运输领域，为了提升机电自动化控制系统的智能化，就要选取高度集成化、智能化的传感器。只有传感器高度智能化，才能确保机电控制系统自动化的效率；只有传感器高度集成化，才能拓展传感器的功能，提升传感器的信息收集效率和信息处理质量，确保信息监测水平的多样化和稳定性。

2.2 传感器新材料研发加快

随着材料技术的快速发展，新型传感材料不断涌现，为传感器技术应用提供了重要基础。对于传感器来说，为了确保传感器新技术得到有效应用，对传感材料提出了较高要求。而传感材料传输效率的高低，决定了传感器的高效性。因此，加快传感材料的研发，对于传感器技术的应用极为重要。同时，为了保证传感器监测精度和监测结果的有效性，就需要传感器具备理想的传输效率，因此在传感器技术应用时，就要选取传输效率符合标准的传感器。从这个意义上讲，加大新型传感材料的研发力度，成为提高传感器传输效率和传输质量的重要举措。目前，在传感器技术应用过程中，智能超传导材料以其优异的感知能力，以及对信息的识别和判断能力，在传感器技术应用过程中极大地提高了传感器的传输效率，提升了传感器监测结果准确性和可靠性。

2.3 传感器功能整合化趋势明显

目前，传感器智能化发展快速，极大地推动了机电自动化控制系统的发展。就我国的传感器技术研究来说，由于在传感器的研发上尚处在起步阶段，与国外传感器技术相比，在传感效率和精度上尚有很大的差距。因此，加大智能传感器的研究投入，不断提升机电自动化控制系统的功能，成为我国在机电自动化领域实现弯道超车的重要手段。在研发途径上，要把传感器技术与数字化技术相融合，不断推进芯片化设计研发，增强传感器的信息处理能力和感知能力；同时，实现传感器技术与人工智能技术相融合，推进传感器的智能化设计水平，在灵敏性和控制效果上实现突破，进而提高传感器的认知能力。

2.4 传感器技术与机电一体化技术融合加快

随着我国经济建设现代化步伐加快，机电一体化技术的重要性日渐凸显，机电技术逐渐从传统的机械化向智能化、网络化和系统化推进，机电一体化技术应用范围不断扩大。对于机电技术来说，实现机电自动化控制系统自动化、一体化，可以有效地提升工作效率和产品质量，同时还能降低生产成本。为了推动机电自动化控制系统智能化和自动化发展，就需要对多种类型的技术进行整合运用。作为机电自动化控制系统技术体系的重要组成部分，传感器技术的自动化和智能化水平的高低，对外界信息探测感知能力的大小，对外界信息采集速度和精准度的大小，对于机电自动化控制系统决策准确性和自动化程度具有重要影响，成为机电自动化控制系统做出决策的重要依据。因此，加快传感器技术和机电一体化技术融合步伐，成为机电自动化控制系统不断优化的重要技术支撑，对于机电自动化控制系统的自动化和智能化发展具有重要意义。

3 交通机电自动化控制中传感器技术的应用

3.1 在智能化汽车中的应用

当今，数字化技术日新月异，传感器技术智能化应用领域不断拓展。在汽车行业，传感器技术为汽车机电自动化控制系统的智能化变革提供了重要的技术支撑，智能化汽车成为传感器技术在汽车行业的重要应用途径。在此背景下，智能化车辆研发得到不断深化。对于智能化汽车来说，对外界的感知能力是智能化汽车的重要窗口，这就需要不同功能的传感器功能叠加才能实现。如在行进中，为了有效感知相邻车道车辆的运行情况，在十字路后对交通信号、行人等进行扫描和探测，就需要配备多功能传感器系统，如侧向激光雷达、角毫米波雷达、前向毫米波雷达等。同时，根据智能化汽车整体设计规划，在汽车相应的位置上进行合理配置，从而实现对外界各类信息的采集、传输功能，为汽车控制系统进行运行规划提供数据支持。

3.2 在道路交通管理中的应用

目前，传感器技术智能化应用不断深化，也深刻地改变了道路交通管理的传统管理模式，突破了原有的低效管理方式，极大地提高了交通管理效率，降低了各种交通事故的发生概率，对于道路交通管理的科学化发展具有重要意义。在城市交通道路中，依据道路设计规划，通过在相应的位置安装不同类型的传感器，如交通信号灯、电子测速以及电子抓拍等，可实时监控道路车辆的运行状况，对运行车辆和人员进行数据采集、分析，并对各类信息进行整合判断，确定各路段的车流密度和拥堵状况，进而采取有效的优化策略进行科学疏导。同时，传感器智能化发展也提升了高速收费站的管理效率，提高了对车辆的检测速率。比如，在高速收费站，利用质量传感器的检测功能，可以对车辆载重情况进行快速检测，从而确定汽车是否超载，提高了高速收费站的工作效率，减轻了检测人员的工作量。

3.3 在汽车设计中的应用

传感器技术的发展为汽车设计提供重要的技术支撑，拓展了汽车设计思路，从而有效地提高了汽车的自动化和智能化整体功能设计水平，推动了汽车整体功能的发展。一方面，传感器技术改变了传统的人为控制系统，推动了汽车机电自动化控制系统智能化发展，使汽车趋向人性化和自动化，提高了汽车驾驶的便捷性和安全性。另一方面，通过利用传感器技术，在汽车机电自动化控制系统中安装各类传感器，如红外线传感器、压力传感器以及曲轴位置传感器等，提升了汽车各个零配件的协调运行能力，使汽车机电自动化控制系统实现了一体化运行和信息共享，提高了汽车机电自动化控制系统的整体功能。

3.4 在汽车制造中的应用

随着人们物质生活的日益提高，对汽车的需求量不断加大，对汽车制造行业提出了更高的要求。在此背景下，汽车制造规模化、自动化发展成为主流，而利用传感器技术，成为提高汽车生产设备机械自动化水平的重要技术手段。在汽车制造流程中，利用不同类型的传感器，提高了汽车制造设备的智能化和自动化发展，使各个制造流程实现机电一体化的生产状态。同时，利用传感器技术，可以对汽车生产过程中各项关键参数进行实时采集和传输，汽车制造设备依据传输过来的参数，对汽车制造各流程进行参数调整与校对，从而提高制造各流程的流畅性，提升汽车零件制造的精准性。

4 结语

综上所述，在传感器技术和机电一体化技术助推下，交通机电自动化控制系统自动化和智能化步伐加快，成为我国交通管理和智能化汽车发展的重要推动力。目前，我国交通机电自动化控制系统中传感器日趋集成化与智能化，新材料传感器得到深度应用，智能化发展步伐加快，传感器技术与机电一体化技术融合加快，使交通机电自动化控制系统的信息感知速度加快，提升信息采集和处理精准度，从而推动了交通机电自动化控制系统高效化和优质化发展。利用传感器技术，拓宽了汽车设计的思路和功能化设计方向，提高了智能化汽车研发和应用的步伐，提升了汽车制造行业的生产质量和生产效率，同时为交通道路科学化管理提供了有力的技术支持，助推了交通道路监控、交通规划和交通收费等环节的人性化、自动化和智能化发展。