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2022年5月30日 星期一
· 為什麼 AI CCTV 是公共場所安全和監控的未來
AI CCTV - 它是如何工作的
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| 不只是縮時，還有粉塵、噪音、位移偵測 |
許多人認為美國是受監控程度最高的國家之一， 每 100 個人就有15.3 個閉路電視 (CCTV) 攝影機。圍繞 CCTV 的輿論是多種多樣的，但在公共場所使用 CCTV 有很多積極的一面 —— 如果它們有效的話。當前的許多攝影機都太舊或軟體過時，這意味著它們不再適用。
行業在不斷變化，新的技術和創新的解決方案是由 COVID 大流行帶來的安全需求增加推動的。閉路電視技術發展的一個領域是人工智慧 (AI) 閉路電視攝影機。
什麼是人工智慧閉路電視？
AI CCTV 攝影機是網路 IP 攝影機，可提供先進的分析功能，如車輛檢測、人臉檢測、人員檢測、人數統計、交通統計和車牌辨識 (LPR)。先進的影像分析軟體，內置於攝影機和錄影機中，然後啟用人工智慧功能。
它是如何工作的？
為了使 AI CCTV 攝影機正常工作，數據會不斷發送到錄影機，並透過 AI 層進行處理，以了解原始影像。
基於規則的 AI 攝影機是手動設置規則和參考圖像，例如不同姿勢、角度或運動的人。然後人工智慧會問自己，它觀察到的任何東西是否看起來和移動都是這樣的。根據設置的規則，例如「在特定時間不允許任何人進入該區域」，如果攝影機觀察到這一點，它將發送警報。
其中一些系統是自學習的，例如那些使用「行為分析」軟體的系統。借助這項技術，人工智慧會分析該區域的正常行為，並逐步建立對這種典型行為的定義，包括特定對象的大小、速度和顏色。然後，它對數據進行規範化，標記它觀察到的任何對象和模式。當人工智慧看到的東西不屬於這種典型行為時，它會提醒寶全專業人員。
公共場所的人工智慧閉路電視
閉路電視攝影機長期以來，一直被用作對犯罪活動的威懾，或用於減少公共和私人場所對犯罪的恐懼。然而，許多較舊的閉路電視系統，僅在犯罪發生後才有助於解決犯罪，這通常為時已晚。
像典型的閉路電視攝影機一樣，人工智慧閉路電視儲存資訊，因此可以查看任何事件。但是，AI CCTV 可以即時檢測並發送警報。這意味著營運商可以派出行動反應單元，來管理發生的情況。這些系統還可以提供對象追踪，螢幕上會出現一個紅色矩形，並自動追踪檢測到的風險。
一些攝影機還配備雙向音訊系統，因此操作員可以透過手機或平板電腦上的應用 app 與該地區的任何人交談，讓操作員可以選擇阻止可能的入侵者，並防止任何犯罪行為的發生。
還可以選擇播放預先錄製的音頻公告，例如關於社交距離或潛在危險的公告，這可以提高公共安全並提供進一步的威懾。
儘管影像監控的一個有爭議的方面，臉部辨識可能有助於辨識已知的犯罪嫌疑人，或追踪可能需要警察或社區干預的弱勢群體。發生這種情況的一個引人注目的例子，是 2018 年的《首都公報》報紙槍擊事件，當時馬里蘭州警方使用臉部辨識，來幫助正確辨識嫌疑人。
同樣，一些攝影機，包括在醫院和公共交通等公共場所使用的攝影機，也可以檢測人們是否戴著口罩 或保持社交距離。這些對於監控對政府規則的遵守情況，和分析公共行為特別有幫助。
人工智慧監控的準確性
AI 閉路電視攝影機 比更傳統的系統要準確得多，因為它們沒有人為錯誤的餘地。這大大減少了誤報的數量，從而降低了這些系統的營運成本。
傳統攝影機拍攝的公共空間，可能會被雨或霧等天氣遮擋，或者可能被某些實體物體遮擋。對於觀看攝影機的人來說，這會使任何可能的安全風險難以辨別。然而，對於人工智慧閉路電視攝影機，它可以同時公正地查看該區域的所有攝影機，並將它們與它處理的數百萬個參考圖像進行比較，以更有效地檢測入侵者或危險。
臨時 AI CCTV 塔在建築工地等私人空間中很普遍 ，在這些地方進行特定時間的工作。然而，人工智慧閉路電視可以在公共區域進一步實施，例如在活動期間監控人群。
公共空間監控的下一步是什麼？
AI 閉路電視攝影機展示了安全行業，如何在新技術的幫助下不斷發展。新閉路電視攝影機系統中的其他功能，包括熱成像攝影機、太陽能攝影機，以及具有縮時和熱/火災檢測等功能的攝影機。
讓人想起湯姆克魯斯的關鍵報告，英國的一些警察部隊一直在試用一個系統，該系統將預測個人犯罪的可能性，以便他們能夠在犯罪發生之前阻止它。該系統是同類系統中的第一個，使用來自地方和國家警察數據庫的超過 1 TB 的數據，包括先前被攔截和搜查的人員，及其犯罪記錄的記錄。警方發現了近 1400 個可能有助於預測犯罪的指標。在個人被發現後會發生什麼存在爭議，但社會服務部門的支持，已作為一種潛在的解決方案提供。
世界各地的政府和警察部門一直在尋找，有助於預防犯罪的新功能。閉路電視只是他們希望提高安全性的一種方式，尤其是在公共場所。除了自學習系統外，對象追踪、雙向音訊和臉部辨識等功能使 AI CCTV 攝影機，成為先進且有效的影像安全解決方案。
· 解決了！門鎖有哪兩種主要類型，哪一種最適合？
詢問鎖匠先生™| 最好的住宅門鎖？
了解新的智慧無鑰匙鎖如何與更傳統的鑰匙鎖相媲美，以最好地保護你的家庭入口。
問：我們正在更換非常舊的前門，我們在尋找新的把手和鎖具時發現，與上次相比，有更多的選擇。傳統鎖、智慧鎖和密碼鎖的種類繁多。你能解釋一下不同類型的門鎖，並幫助我們選擇適合我們的門鎖嗎？
A：當你第一次買房時，交鑰匙的那一刻是一個特殊的時刻：它意味著所有權。帶有把手和鎖舌的優雅鑰匙鎖，或嵌入金屬板的時尚現代物品，可以為任何前門增添風格。同時，很多人都有過假期離開的經歷，到了離家一個小時的時候，如果鎖了前門，就想不起來了。雖然驚慌失措地打電話給鄰居有時會讓人鬆一口氣，但智慧鎖可以讓你檢查你的手機，看看所有東西都被鎖得很緊 —— 甚至可以讓你鎖上，你打開的任何門。
風格、安全性和便利性，都是你在為你的入口選擇新鎖時，需要考慮的所有因素，以及你在家庭系統中，實施智慧無鑰匙鎖所需技術的舒適度。每種風格都有不同的好處，並需要不同的預防措施，因此在決定哪種類型最適合你的家時，你需要考慮自己的安全需求和生活方式。
傳統鑰匙鎖是最常用的，但無鑰匙智慧鎖越來越受歡迎。
鑰匙鎖是大多數家庭的標準配置。有多種款式可供選擇，以適應門的設計，鑰匙鎖可以安裝在手機或閂鎖中，並作為門栓添加。許多人喜歡手裡拿著一串鑰匙的安全感 —— 他們能感覺到鑰匙放在夾克口袋裡的重量，知道下班時，記得從辦公桌上拿起戒指，並且知道所有鑰匙都在在一個地方。傳統鑰匙鎖具有極高的安全性、多種設計選擇和靈活性；業主可以將備用鑰匙留給值得信賴的親戚或朋友，將鑰匙塞進負責任的青少年的背包中，或者將一把鑰匙借給鄰居讓修理工進來，同時知道鑰匙歸還時，房屋是安全的。由於這些原因，絕大多數家庭都信任傳統的鑰匙鎖 —— 而且這些鎖不需要佈線，沒有藍牙，也沒有網路連接，如果不實體篡改鎖，就不可能破解它們。由於這些原因，鑰匙鎖為那些對技術不夠滿意，而無法將家託付給它的人，提供了一種堅實的安全感。
然而，任何看過門在鑰匙在裡面時，自動關閉並鎖上的人都明白，智慧鎖的潛在價值：在手機上快速滑動幾下，或在鍵盤上打幾下，就可以讓你回到裡面關閉平底鍋。開水或給你的孩子。無鑰匙智慧鎖有多種配置；有些只是用戶輸入密碼的鍵盤，但大多數現代版本透過藍牙或 Wi-Fi 工作，並使用應用程序、配對的密鑰卡，有時甚至是指紋解鎖。應用程序或遙控鑰匙向門上的鎖具發送消息，並自動解鎖，省去了在門口摸索鑰匙的麻煩，讓你免提進入。此外，其中許多鎖允許你透過應用 app 遠距離解鎖門；父母可以在上班時，為放學回家的孩子打開一扇門，甚至可以為已經到家的維修專業人員打開一扇門。
在過去幾年中，與其他智慧家庭產品的便利性，和易於整合性，刺激了智慧鎖的普及，隨著更多款式和更小設備的出現，這種普及率也有所增加。一個缺點是，無鑰匙鎖具依賴於電源和 Wi-Fi：雖然大多數都帶有備用電池以防斷電，但如果路由器也斷電，它們可能無法正常工作。隨著更多樣式和更小設備的出現，這種情況有所增加。
傳統門鎖的安全性取決於所涉及的鎖。
並非所有有鑰匙的鎖都是一樣的；鎖芯可以用來固定像孩子的錢箱，這樣簡單的東西，也可以用來固定像裝滿貴重物品的倉庫那樣複雜的東西。鎖舌門鎖是最安全的鑰匙鎖類型，通常用於家庭的外門。鎖舌有單缸和雙缸兩種款式，根據其強度等級從 1 級到 3 級。A 級 1 級是最高等級，提供最大的安全性。
然而，任何門栓的安全性都取決於它所安裝的材料。如果固定鎖定機構的木頭和螺栓很弱，則很容易踢入非常堅固的鎖舌。可以透過使用實心金屬防撞板來加強鎖舌鎖，以防止木頭從螺栓周圍被擠出，並且透過選擇更深地滑入門框的較長螺栓，它們不太可能被踢穿。這些可以作為前門把手和鎖安裝，也可以作為單獨的鑰匙鎖舌安裝，以配合簡單的門把手鎖。2 級和 1 級鎖舌以及門把手鎖舌，適用於你需要額外安全性的內門，但它們無法提供足夠的強度，作為主要的外門安全鎖。
其他類型的鎖，例如可以用鑰匙從外面打開的門把手扭鎖，可以與門閂配合使用，但它們的安全性不足以提供任何真正的安全性。
傳統門鎖可以加固，而智慧門鎖不能。
傳統的帶鑰匙門鎖可以透過更換螺栓、防撞板和加固框架來加固，無論加固物使外殼有多深。將這些增援材料與堅固的外殼材料和實心門相結合，意味著任何試圖踢門或強行敲門的人，都將面臨巨大而嘈雜的工作，並且可能會導致任何試圖闖入的人放棄，而不是繼續踢或敲打堅固的門和不動的鎖。
另一方面，智慧門鎖無法調節。這些技術含量高的鎖具需要一個加密密鑰，來觸發立即打開鎖的反應。更換防撞板或螺栓會干擾資訊的傳遞，並導致鎖停止工作，或使鎖容易被駭客撬開或繞過。
這並不意味著智慧鎖不堅固。如果你選擇一個帶有長螺栓的鎖，並確保門和框架由堅固的材料製成，那麼它仍然是一把安全的鎖。你將無法調整智慧鎖本身的組件，但你可以加強其周圍環境。
智慧鎖可以與傳統的鎖舌配合使用。
許多智慧鎖目的在與傳統的帶鑰匙鎖舌配對。有些人透過滑過內部旋鈕的蓋子，來做到這一點，當智慧鎖被激活時，該旋鈕轉動鎖舌併機械扭轉它。其他人使用相同的概念，但轉動永久安裝在鎖中的鑰 匙。這允許房主將更傳統的安全鎖，轉換為可以透過應用 app，或遙控鑰匙控制的智慧鎖，如果現有硬體特別適合前門的外觀，這很方便。目前，智慧鎖的飾面和外觀，不如傳統的家用鑰匙門鎖，這可能會導致房主不願改用更現代的外觀。可以與傳統的智慧鎖配合使用，
智慧鎖不一定更安全。
智慧鎖技術自問世以來，已經走過了漫長的道路。 舊式鍵盤的塑料覆蓋層會在最常用的按鍵上破裂，實際上是向潛在的竊賊提供密碼，現在已經不復存在了。 雖然大多數人不會嘗試敲門，但不幸的是，許多人將侵入他人技術的挑戰視為一種娛樂形式，這是智慧鎖的主要弱點。
當你鎖定或解鎖智慧鎖（使用配對的遙控鑰匙或應用 app）時，精通技術的竊賊可能會掃描鎖具工作的各種信號，並且可能能夠解碼你的信號並自行激活它。如果犯罪分子足夠聰明，任何技術最終都可能被駭客入侵。如果你家庭網路上的防火牆，和其他安全功能不夠強大，小偷可能會進入你的智慧家庭功能，並從系統內部控制鎖。但是，如果你的 Wi-Fi 安全性很好，你經常更改密碼和密碼，並使用智慧鎖編程中包含的安全功能，它們可能會非常安全。
停電時會發生什麼？智慧鎖有備用電池 —— 如果你記得更換單元中的電池。如果鎖透過 Wi-Fi 供電，你的路由器也需要供電。不同的鎖會有不同的默認設置，但實際上，更好的選擇是什麼：讓鎖凍結關閉或凍結打開？技術尚未完全解決此問題，這就是為什麼有些鎖具有手動覆蓋，或緊急鑰匙孔的原因。
除了技術弱點之外，智慧鎖還有一些物理問題。如上所述，這些鎖通常無法修改以增加強度，事實上，有些只適用於拇指轉動鎖或門把手鎖，對於外門鎖來說，這兩種鎖都不夠安全。選擇已經包含你喜歡的許多物理安全功能（例如金屬防撞板和更長的鎖舌）的智慧鎖可以消除這個問題。
智慧無鑰匙鎖確實具有一些優勢。
如果你已經在使用數位家庭助理；從應用 app 控制恆溫器、燈光和娛樂設備；或者在家中設置基於 WiFi 的安全系統，智慧無鑰匙鎖是一個簡單而明顯的下一步。許多家庭安全系統將智慧鎖作為包裝的一部分提供，但你也可以將它們單獨添加到家中的其他智慧設備中。將你的所有智慧設備組合在一個應用 app 中，可以輕鬆管理不同的選項，這也意味著你更有可能採取預防措施，來保護你的 Wi-Fi 訪問。將智慧鎖整合到現有系統中，使其成為檢查門是否已鎖定，以及所有備用電池是否到位的例行程序的一部分。
智慧無鑰匙鎖還提供了巨大的時間優勢：不會浪費時間尋找房門鑰匙，或開車回家檢查門是否鎖好；你不會因為孩子忘記鑰匙或遛狗者丟了鑰匙，而跑回家的時間 —— 然後是你重新鎖定物理鎖，並更換所有鑰匙的時間，無鑰匙鎖簡單易用。
適合你家的鎖類型，取決於你自己的需求和習慣。
你的家庭安全實踐的優先事項是什麼？對於正在轉變為全自動家庭的房主來說，智慧鎖可以無縫地融入，一個已經由了解保護其技術的最佳實踐的業主確保安全的系統中。智慧鎖將提供各種便利：裝滿購物袋，無需將它們全部解開，將它們放在台階上，而你可以從外套口袋中取出鑰匙，整理它們，然後打開門，然後把所有的袋子舀回來。如果你的習慣包括房屋清潔工、維修專業人員、遛狗者或保姆，則無需將鑰匙分發給所有幫助你維持生活的人（然後懷疑你的家是否真的安全）：
但是，如果你對技術不太滿意，那麼智慧鎖可能不適合你。如果你特別關注高級安全性，傳統鑰匙鎖將為你提供更大的靈活性，以增強門材料和鎖本身的強度，從而真正最大限度地提高入口通道的強度。此外，傳統鎖具有多種飾面和样式可供選擇，包括傳統和現代，以補充你家的外觀。
雖然對智慧鎖的安全限制存在一些合理的擔憂，但這些擔憂與對傳統鎖的同等擔憂相平衡。不，你不一定可以升級智慧鎖的組件，是的，理論上它們可以被駭客入侵。但是，大多數房主最後一次真正評估其傳統門栓周圍的門框強度是什麼時候？有多少房主的前門鑰匙藏在花盆或門墊下？最後，所有門鎖都會受到用戶錯誤的影響。遵循建議以最大限度地提高其安全性，無論哪種鎖最適合你的家，都可以變得更安全。
你可能還會發現，你希望家中的每個入口都有不同的門鎖類型。僅用於公司的莊嚴前門可能需要華麗的傳統鑰匙鎖，而由親密家庭成員使用且不可見的後門可能更適合智慧鎖，特別是如果安全攝影機是其中之一的一部分，最好的家庭安全系統會密切關注誰來來去去。兩種門鎖的可用性和成本效益，為房主提供了混合和匹配設計，他們家需要的入口安全的能力。
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· 為什麼要使用「智慧桿」？
電信解決方案：使用 ArcGIS 進行桿柱管理
使用物聯網進行電線桿管理
桿柱這類的東西，似乎是微不足道的物體。我們已經習慣了到處看到它們，以至於我們幾乎沒有注意到它們。這些用於電力、電信、照明、道路網路（例如路燈、電線桿、柱子、塔架）和垂直安裝在戶外的所有其他類型的工業基礎設施（例如用於道路和鐵路）的設備已經變得如此普遍，以至於我們已經忘記了它們是什麼被用於，和它們發生故障的危險。
創新和物聯網業務發展總監 Guillaume Macaigne LACROIX 表示：「 SmartPole 解決了佈署在我們地區的營運商和基礎設施製造商，所面臨的非常特殊的需求。惡劣的天氣條件和車禍，經常導致作為大型營運鏈的關鍵局部部分的塔架和電線桿掉落。相關人員需要能夠立即檢測到這些基礎設施，何時遭到破壞、辨識並快速找到它們。目標是能夠降低附近的風險，並優化維護團隊採取的行動，從而優化服務的停機時間。」
SmartPole 無法阻止它們墜落，但它可以快速遠端檢測它們何時墜落。營運商依賴佈署在該地區、社區或部門的架空電力和電信網路。當桿子掉落時，這可能會在較長時間內中斷營運商的服務。這也可能阻塞道路，在附近造成損壞，並在經濟和生態方面產生大量維護成本（例如，定期旅行以檢查電線桿的狀況等）。
使用物聯網檢測和預測電線桿墜落
連接的對像在這裡發揮著重要作用。目的是使這些電線桿，使用直接連接到危險電線桿的智慧感測器進行通信。LACROIX 的 SmartPole 解決方案為這一挑戰提供了具體實用的解決方案。
Guillaume Macaigne LACROIX 說：「如果一個局部關鍵環節發生故障，整個營運鏈部分將不再發揮作用。我們提供了額外的缺失鍊接，借助 SmartPole 解決方案，我們可以將休眠的基礎設施帶入生活，並使其能夠進行通信。我所說的「讓它活起來」，我的意思是它將能夠傳輸有關其狀態，和已跨越臨界角的事實的數據。該資訊被檢查兩次以確保其可靠性。檢查是透過硬體和內置智慧軟體的確認完成的。」
只需點擊幾下，維護團隊就可以收到有關電線桿狀況的資訊。如果電線桿掉落或發生故障，則透過物聯網電信網路向監控中心、調度員和維護服務發送信號。
· 智慧影像分析：如何幫助零售商度過艱難的經濟時期
5 分鐘了解影像分析
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| 不只是縮時，還有粉塵、噪音、位移偵測 |
全球零售商在面臨可能是幾十年來最具挑戰性的時期後，正在謹慎地重新開門營業，而在世界某些地區，最艱難的時期可能還在後面。
COVID-19 大流行造成的短期破壞是顯而易見的，但它對零售業務未來的影響還有待觀察。這種不確定性給零售商，帶來了看不見的挑戰，他們希望對技術進行明智的投資，一旦健康和安全指南和限制解除，這些技術就不會過時。
許多零售商專注於實施技術，主要是為了減輕持續大流行帶來的風險。然而，今天投資新型智慧監控攝影機，使零售商能夠設計一個永續的系統，為多種類型的場景提供強大的應用，無論是在大流行期間，還是隨著營運開始正常化。這些攝影機可以靈活地配備，和重新配備各種影像分析應用，並隨時重新調整用途，以滿足企業最緊迫的需求。在過去的幾個月裡，許多零售店發現自己處於未知領域，如果他們的安全攝影機有辦法幫助應對這些新挑戰，他們會很高興的。關鍵是今天投資新技術，以便在下次需要時具有靈活性。
考慮到這一點，Security & Safety Things (S&ST) 概述了智慧監控技術可以支持短期重新開放措施，並為零售商提供額外長期利益的幾種方式，例如：
- 優化商店和倉庫的庫存
- 提高銷售轉化率
- 提升客戶體驗
- 簡化工作流程
影像分析應用可以透過分析客戶行為和為零售管理，提供可操作的見解來優化營運。透過評估顧客在商店中花費的時間，經理可以更好地規劃高流量時段 —— 增加員工人數或高需求庫存項目。如果一家商店設有咖啡店，零售商就能夠衡量顧客在店內逗留的額外時間，從而為繁忙時段或潛在的瓶頸做好計劃。這也使零售商能夠佈署其他措施，來優化客戶的購物體驗。
智慧攝影機還可以評估人流量大的區域，讓管理人員能夠利用追加銷售機會。區域計數器應用，可用於分析與特定貨架或商店區域的交互。這使管理人員能夠更好地管理現有庫存，以滿足客戶需求。智慧攝影機還可以連接到 POS 系統，並透過將影像數據與收銀員數據相結合，使零售商能夠分析商店甚至部門的入住率，與銷售額之間的相關性，從而提供優化轉化率的機會。
在需要額外的安全和保全措施時，具有智慧分析功能的智慧攝影機，可以幫助通知適當的人員，有關過道的溢出和其他潛在的安全隱憂，並在客戶跌倒時立即通知工作人員。此外，當配備物體檢測功能時，攝影機可以辨識零售倉庫中的損壞商品，並管理庫存以防止盜竊。
以前只能提供影像數據的安全攝影機，現在還可以讓零售商更好地了解客戶的購物習慣，並優化業務營運 —— 提供的不僅僅是安全或健康安全工具。這些攝影機有效地成為物聯網感測器，今天可用於 COVID-19 相關主題，明天進行改裝以進一步改善建築安全和訪客體驗。
· 自動氣象站與電網觀測系統的應用與組成
線上氣象數據自動氣象站
摘要
本文介紹了分別在氣象系統中，廣泛應用的 AWS 和 PGMIS 的組成觀測系統和應用。簡要討論了自動氣象站和電網氣象資訊，系統新技術的技術水準和控制方面。自動氣象站由電子設備或電腦控制，自動觀測天氣並收集和傳輸數據。AWS 通常由感測器、傳送器、數據處理裝置、數據傳輸裝置和電源組成。傳送器將感測器感應到的天氣參數轉換為電信號；數據處理裝置將對這些電信號進行處理，並將其轉換為相應的氣象要素。電網氣象資訊系統（PGMIS）是指應用於各級電網企業的電網氣象資訊綜合平台，也是氣象資訊與電網生產經營相結合的專業應用系統。
該系統主要提供即時、全面的與電網運行相關的氣象資訊，實現對災害性天氣的監測、追踪、預報和預警，為電網負荷預測、經濟調度和事故預測提供輔助決策，也是氣象資訊與電網生產經營相結合的專業應用系統。
關鍵詞
AWS、PGMIS、氣象要素、感測器、監控、電網
1. 簡介
自動氣象站（AWS）是無線感測器在氣象因子領域的一種新型應用。基於技術交流，自動氣象站的結構和運行，可以按照兩種不同的方法進行分類。通常按照數據提供的即時性，分為即時自動氣象站和非即時自動氣象站。即時自動氣象站：此類站可根據特定時間提供即時氣象觀測數據。非即時自動氣象站：此類站只能定期記錄和存儲觀測數據，而不能提供即時氣象觀測數據。根據自動氣象站的人工干預情況，自動氣象站還可以分為有人值守自動站和無人值守自動站。自動氣象站自動獲取全部或部分氣象要素，如氣壓、溫度、濕度、風向、風速、降雨量、蒸發量、陽光、輻射和
Electrical and Electronics Engineering: An International Journal (ELELIJ) Vol 2, No 4, November 2013 ground temperature 等，對獲取的天氣數據進行統計和編碼，根據實際業務需求傳輸到中心站電腦或保存到本地中等的。自動氣象站可廣泛應用於氣象電力、水文、農業、環保、機場、倉庫、風景名勝區、國土資源和科學研究等領域。
電網監控和資訊服務是電網系統的一項基本功能，電網資訊安全受到了特別關注。電網氣象資訊系統（PGMIS）涉及各級電網公司採用的電網氣象資訊綜合平台，電網氣象資訊系統資訊源主要來自專業氣象部門、電力自動氣象站和閃電定位系統。資訊包括歷史氣象數據、即時氣象數據、天氣預報產品和氣象災害資訊。透過數據通信和後台預處理模組的開發，完成多資訊的儲存、同化和分類。在通信安全防護方面，電網氣象資訊系統位於安全區域，透過網路隔離裝置與其他保護區域的系統進行數據交換。數據檔案交換格式原則上採用 E 語言文本。
2.自動氣象觀測系統的組成
自動氣象觀測系統是狹義的自動氣象站，和廣義的自動氣象站網。自動氣象站網路，是由一個中心站和若干個自動氣象站，透過通信電路組成，如右圖所示（透過 GPRS/GSM 通信組成網路）。該系統透過 GPRS/GSM 網路，實現數據採集和處理。
插圖在此摘錄中不可見
圖 1. 透過 GPRS/GSM 通信的網路
自動氣象觀測系統主要具有以下功能：自動觀測所有氣象要素，編制和儲存各種氣象報告和觀測數據文件，建立氣象觀測數據庫，實現氣象觀測報告和觀測數據的自動傳輸、調用和即時控制檔案和遠端監控系統的運行狀態。從結構圖可以看出自動氣象站的各個組成部分電氣和電子工程：國際期刊（ELELIJ）第 2 卷第 4 期，2013 年 11 月。圖 3 顯示了示意圖，它提供了一種可靠的方法來校準 AWS 數據採集和程序單元。
插圖在此摘錄中不可見
圖 2 自動氣象站組成示意圖
2.1. 氣象感測器
最近氣象感測器，已被積極引入用於氣候監測。氣象感測器可以感知被測氣象要素的變化，並將其轉化為有用的輸出信號，通常由敏感元件和轉換器組成。這裡主要介紹用於六因子自動氣象站的風速、風向、氣壓、溫度、濕度和雨量感測器。這些感測器可以檢測或預測範圍廣泛的現象，例如霧、降雨、洪水、風暴；飛機尾流湍流和風切變，以及地震和核事件。
- 風速和風向感測器：風速和風向感測器因環境或業務需求而異。這些感測器可辨識自動雨量和風量測量故障。目前有機械式風速風向儀和超音波風速風向儀。
- 機械式風速風向儀：風向部分由風向標和轉換器組成。安裝時需先確定北向。當風向標隨風向變化而轉動時，多數情況下輸出格雷碼或電壓信號。風速感測器的感測元件是三杯風分量。風杯受水平風影響旋轉時，大多輸出頻率信號。超音波風速風向儀發射音波脈衝，透過測量接收端不同的時間或頻率（多普勒轉換）來計算風速風向。大多數情況下輸出數位量。數據介面包括 RS232、RS485 和 SDI-12。
- 氣壓感測器：氣壓感測器將大氣壓力的變化轉化為電信號，透過電子測量電路對電信號進行測量和處理，獲得壓力值。常用的電壓感測器有振動缸壓力感測器和膠囊電容壓力感測器。數據通常以類比量 4~20mA 和數位量 SDI-12 等形式輸出。
- 溫度感測器：常用的鉑電阻溫度感測器，是根據鉑電阻隨溫度變化的特性來測量溫度的。當被測感測具有溫度梯度時，被測電氣和電子工程：國際期刊（ELELIJ）第 2 卷第 4 期，2013 年 11 月溫度似乎是感溫元件所在感測層的平均溫度。數據採集處理單元的類比量或數位量，可透過信號轉換器輸出
- 濕度感測器：濕度感測器的濕度敏感元件，主要有電阻式和電容式兩種。濕敏電阻是指在基板上，覆蓋一層由濕敏材料製成的薄膜。當空氣中的水蒸氣被吸收到薄膜上時，元件的電阻率和電阻都會發生變化。當環境濕度發生變化時，濕敏電容器的介電常數也會發生變化。電容變化與相對濕度成正比。數據採集處理單元的類比量或數位量，可透過信號轉換器輸出。
- 輻射領域：在自動氣象站建設過程中，溫濕度氣象感測器通常安裝在室外。因此，它們需要用輻射屏蔽（儀器罩）進行保護。目前，一些感測器廠家已經將溫度感測器和濕度感測器整合在一起，直接安裝在輻射屏蔽層中，如下圖所示。
- 雨量感測器：各種氣象站、水文站及環保、農林等部門利用雨量感測器，測量某地某一時刻的雨量，並將雨量轉換成開關量、類比量或數位量信號測量。雨量感測器包括單翻斗式、雙翻斗式和多翻斗式等。大多數氣象站使用分辨率為 0.1mm 的雨量感測器。
2.2. 數據採集處理單元
數據採集和處理單元，通常被統稱為數據採集單元。作為自動氣象站的前端，它具有以下主要功能：數據採集、數據處理、數據儲存和數據傳輸。自動氣象站專為無人值守站，或其他惡劣條件下的氣象監測需求而設計。因此，數據採集單元應具備以下主要特點。
- 微功率 由於自動氣象站一般建在野外，大多數情況下是不供電的。因此，氣象站必須是低功耗的 —— 強大的遠端通信能力具有強大的遠端通信能力，自動氣象站可以接入微功率 SCADA 系統常用的遠端通信通道，如PSTN、GSM/SMS、GSM/ GPRS、CDMA/1X、VHF、Inmarsat-C 和人造衛星等。
- 豐富的感測器介面和高精度採集，提供豐富的感測器接口，如單/雙幹簧繼電器接口（主要用於翻斗式雨量計）、1-wire、SDI-12、RS485 和 4~20mA 電流環等等。
- 高可靠性：大多數自動氣象站都是無人值守站。因此，其設備必須具有較高的可靠性。所有元件均採用工業（或軍用）產品，每個感測器接口均配置有效的防雷措施，確保天氣數據觀測規範的數據處理即時穩定。
2.3. 電源供應
自動氣象站需要穩定的供電系統。使用市電 如有可能，對備用電池進行浮充，以便在市電故障時供電。如果使用電腦，需要配置UPS和備用電池。在沒有市電的地區，自動氣象站可以由電池供電。在這種情況下，可以使用輔助電源為電池充電，如柴油或汽油發電機、風力發電機和太陽能電池板等。
2.4. 通訊終端
自動氣象站主要是為無人值守站設計的。因此，它的遠端通信能力非常重要。在整合時必須考慮功率、傳輸成本和終端設備的維護等問題。由於傳輸的數據量大，在傳輸頻率低時使用 VHF、GSM/GPRS、CDMA/1X、PSTN 和衛星頻道，在高傳輸時採用乙太網、專線、光纖等信道進行數據傳輸頻率。
圖 3 GPRS 通信結構圖
插圖在此摘錄中不可見
2.5. 中心站 SCADA 平台系統
監控與數據採集（SCADA）主要用於遠端監控。中心站 SCADA 平台軟體作為業務軟體，通常根據地面氣象服務的需要進行編程。其主要功能包括參數設置、即時數據顯示、定期數據儲存和數據維護等。以下功能
- 採用模組化設計；- 支持自動氣象站的多通道採集和多種通信協議；
- 實現運行參數在線配置；
- 查看原碼和遙測站的通道狀態和當前數據即時資訊；
- 支持遠端計量站的數據調用和時間校正。也可根據不同的服務需求添加。
3. 自動氣象站的應用
由於自動氣象站的應用越來越廣泛，根據建設目的主要可分為以下四種：
3.1. 標準自動氣象站
標準型自動氣象站，是根據地面氣象自動監測規範設計的微電站，具有溫度範圍廣、功耗低、可靠性高、抗干擾等特點。雨量、風向、風速、氣壓、地溫、輻射、日照、蒸發等參數，也可根據實際需求接入其他氣象感測器。標準的自動氣象站必需根據氣象局的要求，建立在一個特別合適的地方，如右圖所示。
圖 4. 標準自動氣象站
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標準自動氣象站處理數據如下：
氣溫、濕度、氣壓、地溫、輻射的採樣率為每分鐘 6 次。刪除最大值和最小值。然後，平均剩餘的 4 個採樣值。1 分鐘的平均值是瞬時值。
風向和風速的採樣率為每秒一次。確定 3 秒、2 分鐘和 10 分鐘的移動平均值。3 秒的平均值是瞬時值。
降雨、蒸發和陽光的採樣率為每分鐘一次。
3.2. 風電場風速塔自動氣象站
風電場風速塔自動氣象站獲取風速、風向、溫度、濕度、氣壓等數據，為風電預報系統提供即時數據源。透過該站，用戶可以方便地了解主迎風側的天氣資訊，方便風電場輸出功率的調整，對電網的功率平衡和經濟調度具有重要意義。
風電場風速塔自動氣象站處理數據如下：
- 空氣溫度、濕度和氣壓的採樣率為每分鐘 6 次。刪除最大值和最小值。然後，平均剩餘的 4 個採樣值。採樣前 1 分鐘的平均值為當前瞬時值
- 風向和風速的採樣率為每秒一次，採樣時在採樣間隔內處理數據。目前，測風塔自動氣象站每 5 分鐘進行一次採樣上傳數據。風速風向數據包括瞬時值、5 分鐘平均值、風速標準差、風速最大值和風速最小值。風速平均值為算術平均值，風向平均值為矢量平均值。
圖 5 風電場風速塔自動氣象站
插圖在此摘錄中不可見
2.7. 輸電線路狀態監測自動氣象站
輸電線路狀態監測自動氣象站，應用於輸電線路塔架設備，監測輸電線路小氣候區的氣象狀況，為電力防災預警提供即時氣象數據。該類氣象站根據 Q/GDW 243-2008《架空天氣網擄監測系統技術導則》對風速、風向、溫度、濕度、氣壓、降雨量、光輻射等氣象要素，進行即時監測輸電線路，還可根據需要實現電力線路的即時影像圖像監控，為輸電線路的狀態監測和維護，提供可靠的數據基礎。所以，是保證輸電線路安全運行的重要手段。
輸電線路狀態監測自動氣象站數據處理如下：
- 氣溫、濕度、氣壓和輻射的採樣和處理與標準自動氣象站相同。
- 風速和風向的採樣和處理，與風電場風速塔自動氣象站相同。
- 降雨量和日照時長的採樣和處理與標準自動氣象站相同。
2.8. 光伏電站自動氣象站
光伏電站自動氣象站用於監測太陽能電站的氣象狀況，對總輻射、垂直入射、散射、風速、風向、溫度、濕度、氣壓、太陽能板溫度等參數進行採樣，為太陽能發電預報系統提供即時天氣數據。透過該電站，用戶可以方便地了解光伏電站的氣象資訊，便於調整輸出功率，對電網的功率平衡和經濟調度具有重要意義。
光伏電站自動氣象站處理數據如下：
- 氣溫、濕度、氣壓和輻射的採樣，和處理同標準自動氣象站。
- 風速和風向的採樣和處理與風電場風速塔自動氣象站相同。
- 日照時長的採樣和處理與標準自動氣象站相同。
圖 6 中國南瑞集團光伏電站自動氣象站
4. 電網氣象資訊系統（PGMIS）
是一個將氣象資訊與電網生產經營，相結合的綜合平台。它已被電網公司用於惡劣天氣的監測、追踪、預報和預警。此外，它還為負載預測和調度提供輔助決策。
4.1. 系統功能
電網氣象資訊系統的數據接入，和通信資訊源，主要來自專業氣象部門、電力自動氣象站和閃電定位系統。電網氣象資訊系統數據庫採用 DB2 或關係型數據庫（DM、東軟 Open BASE 等）。其內部在邏輯上可以分為即時數據庫和歷史數據庫。即時數據庫用於保存從自動氣象站獲取的原始氣象數據，包括氣溫、降雨量、濕度、風向、風速、氣壓等。歷史數據庫用於累積和保存氣象數據、氣象產品（如：雲圖集、雷達馬賽克）、氣象處理數據（如 氣象要素靜態值）、天氣預報、操作日誌等文本資訊。此外，歷史數據庫可以保存多種形式的數據，包括數值、字符、簡訊、圖片和其他格式的二進製檔案。
數據統計分析：用戶可以對同一時期不同地區的氣象要素值進行統計，對所得結果進行排序並存入數據庫；然後，透過區域橫向對比分析，獲得不同區域天氣變化的區域相關性，為氣象災害預警提供原始數據檔案。比較分析同一地區不同時期（年、月或十天）氣象要素的累計值或實測值，找出前後變化規律和差異，分析天氣現象的內在原因及其可能的影響。
結合歷史平均值計算當前不同天氣的異常值，即 當前元素值與多年平均值之間的差值。還可以計算天氣要素的同比值和環比。分析當年、當月或當前十天期間的天氣特徵；對各地區、各時期氣象要素相關歷史數據的發生概率，和極值進行統計，並以圖表和列表的形式展示，為電網中長期生產調度管理提供決策依據。
4.2. GIS 地理資訊整合
地理資訊系統（GIS）的使用在 1980 年代迅速發展。提供矢量圖層和圖像數據的重疊，包括許多重要地理位置的資訊，例如州\省界、城市區域、變電站、電力線和自動天氣站台等，分別以點、線、面的形式繪製，並附加了透過文字和簡單幾何圖形進行標記的功能。基本的地圖操作也可以在用戶圖形介面上進行，包括地圖視圖控制（放大/縮小和平移和地圖圖層顯示控制（不同比例的可見性和是否標記。用戶可以定義地理元素的繪圖屬性）透過介面操作或編輯配置檔案，如投影、標題、比例、圖例、線條顏色、線條類型、
4.3. PGMIS 應用功能
- 氣象資訊顯示：氣象要素實況顯示，氣象要素即時監測：顯示即時氣象要素（包括氣溫、氣壓、濕度、風速、風向、降雨量和雲量）地圖上的重要城市。單擊右鍵顯示列表查詢。氣象要素即時查詢：用戶介面顯示數據查詢表和圖形（折線圖或條形圖）和等溫圖顯示：在 GIS 圖上顯示即時等溫圖，並附插圖說明。
- 氣象要素統計數據顯示：氣象要素統計數據查詢：用戶介面顯示數據查詢表和圖形（折線圖或條形圖），雨量等值線圖形顯示：在GIS圖上顯示歷史雨量等值線，並附插圖說明，即時氣象要素與歷史平均數據對比顯示：用戶介面顯示即時氣象要素，與歷史平均數據對比分析曲線。
- 預報資訊顯示：天氣預報數據表格查詢，天氣預報查詢內容，包括未來 36 小時內，每個小時的預報溫度、風速、風向、氣壓、降雨量、濕度和總雲量用戶選擇時間，可查詢歷史預報數據，可設置查詢日期，顯示區域指各地級市。
- 溫度預測圖對比分析：溫度值預測圖的監控：用戶介面顯示多個溫度圖（折線圖），包括預測溫度圖與實際溫度圖的對比，顯示未來 36 小時內各區域的溫度預測值圖表形式，可選擇多個區域列表，實現區域氣溫預報圖表對比，顯示區域指各地級市。
- 預報資訊顯示：天氣預報產品的顯示，天氣預報產品的顯示，包括文字顯示和圖片顯示。顯示內容包括常規預報、文字預報預警和城市天氣預報，靜態頁面顯示最新的日、週、月、季預報文本，歷史預報文本和文本文件可查詢，隨機時間可選查詢預測產品。
- 衛星雲圖和雷達圖動態顯示：以靜態圖的形式顯示過去一天的衛星雲圖和雷達圖。透過圖片疊加和自動播放，顯示過去一天的衛星雲圖和雷達圖，在 WEBGIS 上疊加衛星雲圖和雷達圖，實現區域位置顯示。可隨時查詢衛星雲圖和氣象雷達圖。
圖 7 實際氣象要素圖與電力負荷對比顯示
插圖在此摘錄中不可見
4.4. GIS 在電網氣象中的應用
- 颱風路徑及災害影響預警：在 WEBGIS 上精準繪製颱風路徑，及某時間運行狀態，可查詢當前颱風過程反演，及歷史颱風路徑。在每個路徑點上畫出 72 小時內颱風預報路徑，在每個路徑點上，畫出 7 級風和 10 級風的實際影響區域；分析該地區的關鍵電力設施；透過列表、警示標誌等形式實現預警，不同顏色的路徑點代表不同的風力，颱風路徑的行進過程可以動態展示，離颱風眼的距離可以在 GIS 圖上任意設置，必須圈出設置後在 GIS 圖上。
- 極端災害性天氣預警：在 WEBGIS 上展示與抵御氣象災害相關的電力設備（重要變電站、線路等）的設計數據。當相應的實際氣象數據，超過抗災設備設計數據的限值時，以清單和警示標誌的形式發出預警。
- 動態顯示氣象部門發布的各類預警資訊，滾動顯示已發布的預警和 GIS 功能擴展，並在 WEBGIS 上疊加自動氣象站運行狀態，覆蓋 10KM*10KM 網格的氣象值，預報 GIS 圖形上的點，在 GIS 圖形上形成基礎設施項目層，包括名稱、坐標等數據，該層數據可由用戶維護。
圖 8 中國南瑞集團公司 DWQX100 電網氣象信息系統（GIS）降雨分佈
4.5. 參考文獻 電網氣象資訊系統應用效果
需要包含程序級管理技能的電網氣象資訊系統。為電網生產、運行和調度、電力行銷、電力基礎設施建設和基礎設施管理，提供可靠的氣象資訊依據，為電網的生產、調度和決策提供有力支持。電網氣象資訊系統，提高電網對氣象災害的預警和防範能力，將氣象因素對電網的影響降到最低，確保電網有效、安全、穩定運行。減少氣象災害對電網的破壞，提高防災減災能力。除了，
5. 結論
氣象數據與我們的生產生活息息相關，對所有國家、企業和個人都具有極其重要的意義。在日益嚴峻的自然環境中，氣象數據為我們防範自然災害、合理利用自然能源提供了安全保障。隨著科技的進步，自動氣象站（AWS）和電網氣象資訊系統（PGMIS）的建設和應用將更加先進，數據更加精準及時，讓我們未來的通信有更大的進步，享受美好的人居環境。本文進行了簡要討論，並說明了它們的原理、功能應用，並在系統的技術層面上附加了整個概述。
．簡述紅外線的發展與應用
什麼是紅外線？
宇宙間的任何物體，只要其溫度超過零度，就能產生紅外線輻射，事實上同可見光一樣，其輻射能夠進行折射和反射，這樣便產生了紅外線技術，利用紅外線光探測器，因其獨有的優越性而得到廣泛的重視，並在軍事和民用領域，得到了廣泛的應用。軍事上，紅外線探測用於制導、火控跟蹤、警戒、目標偵查、武器熱瞄準器、艦船導航等；在民用領域，廣泛應用與工業設備監控、安全監視、救災、遙感、交通管理以及醫學診斷技術等。
在科技發展越來越快的今天，自動控制和自動檢測，在人們的日常生活和工業控制，所佔的比例也越來越重，使人們的生活越來越舒適，工業生產的效率越來越高。
而感測器是自動控制中的重要組成零組件，是資訊採集系統的重要零組件，透過感測器將感受或響應的被測量，轉換成適合輸送或檢測的信號（一般為電信號），再利用電腦或者電路設備，對感測器輸出的信號進行處理，從而達到自動控制的功能，由於感測器的響應時間一般都比較短，所以可以透過電腦系統，對工業生產進行即時控制。
紅外線感測器是感測器中常見的一類，由於紅外線感測是檢測紅外線輻射的一類感測器，而自然界中任何物體，只要其穩定高於絕對零度，都將對外輻射紅外線能量，所以紅外線感測器稱為非常實用的一類感測器，利用紅外線感測器，可以設計出很多實用的感測器模組，如紅外線測溫儀，紅外線成像儀，紅外線人體探測報警器，自動門控制系統等。
紅外線感測器是用紅外線的物理性質，來進行測量的感測器。紅外線又稱紅外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。它是一種不可見光，其光譜位於可見光中紅色以外，所以稱紅外線。
紅外線感測器定義
工程上把紅外線佔據在電磁波譜中的位置（波段）分為：近紅外線、中紅外線、遠紅外線、極遠紅外四個波段。任何物質，只要它本身具有一定的溫度（高於絕對零度），都能輻射紅外線。
紅外線感測器的測量基礎原理
首先瞭解一下紅外光。紅外光是太陽光譜的一部分，紅外光的最大特點就是具有光熱效應，輻射熱量，它是光譜中最大光熱效應區。紅外光一種不可見光，與所有電磁波一樣，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質。
紅外光在真空中的傳播速度為 300000Km/s。紅外光在媒介中傳播會產生衰減，在金屬中傳播衰減很大，但紅外線輻射能透過大部分半導體和一些塑膠製品，大部分液體對紅外線輻射吸收非常大。
不同的氣體對其吸收程度各不相同，大氣層對不同波長的紅外光存在不同的吸收帶。研究分析表明，對於波長為1～5μm、 8～14μm區域的紅外光具有比較大的「透明度」。即這些波長的紅外光能較好地穿透大氣層。自然界中任何物體，只要其溫度在絕對零度之上，都能產生紅外光輻射。紅外光的光熱效應對不同的物體是各不相同的，熱能強度也不一樣。例如，黑體(能全部吸收投射到其表面的紅外輻射的物體)、鏡體(能全部反射紅外輻射的物體)、透明體(能全部穿透紅外線輻射的物體)和灰體(能部分反射或吸收紅外線輻射的物體)將產生不同的光熱效應。
嚴格來講，自然界並不存在黑體、鏡體和透明體，而絕大部分物體都屬於灰體。上述這些特性就是把紅外光輻射技術用於衛星遙感遙測、紅外跟蹤等軍事和科學研究項目的重要理論依據。
紅外線輻射的物理本質是熱輻射。物體的溫度越高，輻射出來的紅外線越多，紅外線輻射的能量就越強。研究發現，太陽光譜各種單色光的熱效應，從紫色光到紅色光是逐漸增大的，而且最大的熱效應出現在紅外線輻射的頻率範圍內，因此人們又將紅外線輻射稱為熱輻射或熱射線。
紅外線感測器的發展趨勢
1、智慧化：目前的紅外線感測器主要結合外圍設備來使用，而智慧感測器內置微處理器，能夠實現感測器與控制單元的雙向通信，具有小型化、數位通信、維護簡單等優點，能夠單獨作為一個模組獨立工作。
2、微型化：感測器微型化一個必然趨勢。現在應用中，由於紅外線感測器的體積問題，導致其使用程度遠不如熱電隅來的好。所以紅外線感測器微型化便攜與否，對其發展前途的影響是不可忽略的。
3、高靈敏度及高性能：在醫學上，人體體溫測試方面，紅外線感測器因測量的快速性，而得到了相當的應用，但局限於其準確度不高而沒辦法取代現有的體溫測量方法。因此，紅外線感測器高靈敏度，是其未來發展的必然趨勢。
雖然現階段的紅外線感測器還有很多的不足，但紅外線感測器已經在現代化的生產實踐中，發揮著它的巨大作用，隨著探測設備和其他部分的技術的提高，紅外線感測器能夠擁有更多的性能和更好的靈敏度，也將有更廣闊的應用範圍。
接下來為大家介紹兩款從國外進口的紅外線感測器，首先是從德國 HLP 公司進口的紅外線溫度感測器 —— TS318-1B0814，這是一款主要用在非接觸式測量，功能是將物體發出的熱輻射轉化為電壓輸出。應用領域包括電器、醫療、自動設備、消費類產品、工業應用等。
最後介紹的是從英國 Calex Electronics 公司進口的紅外線溫度感測器 PyroBus PyroCAN - PyroCouple PyroEpsilon，PyroCouple 是一款簡潔的紅外線溫度感測器，可選配類比輸出。無複雜設置，只需連接到溫度指示器和電源，即可馬上開始測量。適用於在大多數非反射的非金屬表面上，進行非接觸式的溫度測量，如紙張、厚塑料、瀝青，油漆表面，食品，橡膠和有機材料等等。