摘要：机电一体化是一种整合型技术，需要很多环节组成。意味着在微电子、传感器等技术发展同时，机电一体化也能够获得长足进步。而在具体分析机电一体化关键技术前，应首先明确其组成结构，以消除一些人的误区。机电一体化是指将不同重要机电工作环节整合，以微型处理器和主机为操控中心，有序协调各环节工作。因此，其很多情况下会被称为机电一体化系统，由此完善的覆盖相关理念。但是，并不能由此忽视其他环节重要性。如开发者创造出完美控制中枢，在传感器无法传输情况下，仍旧无法帮助生产者提升效率。
关键词：传感器检测技术；智能建筑；自动化
1 传感器在机电一体化系统中的作用地位和种类
一般来讲，机电一体化系统结构大都是由多个模块组成，其中测量模块就是其中较为重要的组成部分，由传感器、调理电路和变换电路等构成。其在系统结构中所发挥的作用是采集信息，包括机电一体化系统的运行状态和系统行为的信息。在该模块中，输入参数是确定机械结构模块性能的物理参数，例如，强度、压力、位移、速度、力（力矩）以及变形等。输出参数是被测量的特征参数，如电压、电流、相位、频率等。系统对测量模块的要求，就是不失真地反映被测物理参数的时间变化曲线。这里包含了分辨率、精度、线性范围、动态响应等一系列技术指标。而无论是输入参数，或是输出参数，都必须要用到传感器来实现信息采集与传递。因此可以说，传感器在机电一体化系统中的地位作用是非常重要的，相当于人的感受器官，在运行中传感器要能够非常快速精准的采集到各种信息，并且还要能够保证在恶劣的环境条件下也可以精准快速的采集相关信息，这是一个高水平机电一体化系统的基本要求。因为如果传感器无法正常工作，就无法采集信息，系统的自动检测功能就会缺失，这样就会直接影响到系统的信息处理功能和控制决策功能，机电一体化的作用就无法充分发挥出来。
目前机电一体化中的传感器种类较多，按照其测量对象的不同可以分为内部信息传感器和外部信息传感器两种。其中内部信息传感器主要检测系统内部的位置、速度、力、力矩、温度以及异常变化。外部信息传感器主要检测系统的外部环境状态，他有与人体五种感官相对应的接触式和非接触式。如接触式的触觉传感器等。
2传感器与检测技术在建筑机电一体化体系中的应用分析
2.1传感器在楼宇自控系统的应用
（1）基于路由的无线传感器网络数据融合
无线传感器网络以数据为中心的特点要求了数据在从源节点转发到汇聚节点（简称 节点）的过程中，中间节点要根据数据的内容，对来自多个数据源的数据进行融合操作，以降低信息冗余，减少传输的数据量，达到节能的目的。为此，需要将路由技术和数据融合结合起来，通过在数据转发的过程中适当地进行数据融合，减轻数据汇聚过程中的网络拥塞，协助路由协议延长网络的生存周期。
路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点，包括两方面的功能：寻找源节点和目的节点间的优化路径；将数据分组沿着优化路径正确转发。
在无线传感器网络中，路由协议需要高效利用能量，并且传感器节点数量往往很多，节点只能获取局部拓扑结构，这就要求路由协议能在局部网络信息的基础上选择合适路径。此外无线传感器节点采集的原始数据的数据量非常大，同一区域的节点所采集的信息具有很大的冗余性。因此在无线传感器网络的信息融合中，要在保证实现任务目标的同时通过本地计算和融合，减少无线通信的信息量，节省能量来延长网络生存周期[1]。
（2）无线传感器对建筑物监测应用
任何建筑物都有一定的使用周期，建筑物的安全性会随着使用时间的增加逐渐恶化。周期性的监测能够提供建筑物的健康程度信息，对险情及时报警，从而减少一些不必要的人员、财产损失。传统的建筑物监测系统多采用有线方式，即传感器节点布设在建筑物内一些重要的位置上，通过光缆与监测中心连接。这种有线监测系统存在较多缺点：首先是成本高，系统使用的光缆和专用传感器价格昂贵；其次是可靠性差，光缆会随着使用时间的延长逐渐老化，在强风、地震等恶劣气候的影响下，线路很容易遭到破坏而不能进行可靠的数据传输。
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构建无线传感器网络监测系统可以有效的解决这一问题，其技术要点主要应考虑：
1）节能问题。对于一些大型建筑物，传感器节点需要分布在各个角落，其中大部分离监测中心很远。而无线监测系统，由于无线传输的距离有限且传感器节点只依靠电池供电的方式工作，如何远距离地传送数据以及如何节省能量以便尽量延长系统的维护周期是构建无线监测系统所需要考虑的关键问题。
2）无线传感器的选择。传统的建筑物健康监测传感器具有价格昂贵、布局困难和能量消耗等缺点，不适合应用在无线监测中。随着微机电（MEMS）技术的出现与发展，传感器在成本和能量消耗上已经大大降低。选择价格合适、性能符合要求的传感器也是很重要的。
3）数据的产生速率。在建筑健康监测的准实时系统中，需要考虑测量建筑响应时传感器节点中数据的产生率，它给出了接近实时性能的系统吞吐量需求。
2.2安全传感器检测系统
（1）火情检测
火情检测器的及时反应以及可靠性十分重要。楼宇中的传感器系统可以提供有关人员存在以及他们的健康状况信息，从而救援措施可以更为有效。
主要思路是通过在它们上附加气体传感器来提高火情检测器的性能。总的来讲，当火灾发生时，能量和物质的发生了转化。材料转变的特点由其产生的物质表现出来，一方面是灰尘，另一方面是散发的气体和烟粒。因为在火灾的初始阶段，气体比烟粒扩散快得多，气体传感器阵列的应用有助于提高监测速度和可靠性[2]。
目前气体检测由基于不同物理原理的不同类型气体传感器来进行。在伴随着火灾实验室中的测试和试验进行的调查和仿真后，选择了对和进行检测的，由半导体金属氧化物传感器组成的气体传感器阵列。这些传感器成本很低，且对其他气体有不同的交叉敏感度。因此，它们能在火灾发展过程中检测出一些特性气体。
此外为了能减小检测空间的范围，且提取出表现火灾情况特征的合适信息，需要一个特征提取单元。随后，提取出的特征必须被分类，从而估计出测量的数据属于哪一类，并知道是否应发送报警到火灾服务中心。调查显示，在火情检测中，神经网络适于进行模式识别。
（2）气体检测
在确定建筑物中的位置（如厨房或汽车间）中，由明火产生的有毒气体（如一氧化碳）就需要更高的二氧化碳浓度。需要检测的是这些有毒气体，并在危急情况下应采取通风措施。
在易燃气体的检测中，一般使用PELLISTORS。这些是基于对气体样品燃烧过程中释放的热量测量，而这反映了现存易燃气体的浓度。所释放的热量通过对PELLISTORS内的电阻增长的测量测得。
在对有毒气体的检测中，基于不同原理的气体传感器，例如，金属氧化物、电化学电池以及红外传感器，在商业上可用且可应用于智能建筑中。其他传感器，如石英微平衡（QMB）和表面声波（SAW）传感器已开发出来，并正走向市场。
3 结语
总之，机电一体化已然成为未来机械行业的必然发展趋势，在机电一体化的发展进程中，加强对传感器和传感检测技术的研究是非常有必要的，这是因为传感器是决定机电一体化系统自动化水平的关键，只有传感器保持较高的灵敏度和较强的信息采集能力，才能使机电一体化系统等其他功能模块正常发挥作用，从而提高机电一体化系统的运行效率和质量。
参考文献：
[1]江海.机电一体化系统中传感器与检测技术应用分析[J].科技风，2017（9）：194-194.
[2]吕忠毅.机电一体化系统中传感器技术的运用[J].农机使用与维修，2018（2）：37-37.
[3]王利军.机电一体化系统中传感器与传感检测技术探讨[J].机械管理开发，2017，32（8）：141-142.
论文作者:陈洁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/18
标签：传感器论文; 机电一体化论文; 节点论文; 系统论文; 气体论文; 数据论文; 信息论文; 《基层建设》2019年第6期论文;