傳感器技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的意義

1、精品好資料學(xué)習(xí)推薦無(wú)線(xiàn)互聯(lián)科技45網(wǎng)絡(luò)地帶傳感器技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的意義江 昆(鄂東職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 黃岡 438000)摘 要：本文將從傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)地位、當(dāng)前傳感器在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用、傳感器技術(shù)在我國(guó)發(fā)展情況三個(gè)方面，來(lái)論述傳感器對(duì)我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的意義之所在。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；感知；傳感器節(jié)點(diǎn)2012年2月14日中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部對(duì)外發(fā)布了物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，在“十二五”期間，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)面臨著八項(xiàng)主要任務(wù)，其中“大力攻克核心技術(shù)”擺在了規(guī)劃的首位，可見(jiàn)突破物聯(lián)網(wǎng)中的核心技術(shù)是我國(guó)當(dāng)前發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的首要任務(wù)?！拔锫?lián)網(wǎng)”是把物理實(shí)體的相關(guān)信息通過(guò)一些特殊的采集方式,轉(zhuǎn)

2、變成可供現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸共享的數(shù)據(jù)，最后利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行管理與控制。、就目前我國(guó)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的成熟度來(lái)看，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)相對(duì)成熟，而傳感技術(shù)平臺(tái)的搭建卻相對(duì)較薄弱，因此發(fā)展傳感器技術(shù)不僅是我國(guó)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的關(guān)鍵，也是全面發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵。傳感器技術(shù)的定義是：“利用能感受規(guī)定被測(cè)量的敏感元件或轉(zhuǎn)換元件，按照一定的規(guī)律,將人類(lèi)無(wú)法直接獲取或識(shí)別的信息轉(zhuǎn)換成可識(shí)別的信息數(shù)據(jù)的技術(shù)”。傳感器技術(shù)不僅能感受到被測(cè)量的信息，并且還能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、控制等要求，這也是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)的首要環(huán)節(jié)。

3、1 傳感器在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的地位和作用物聯(lián)網(wǎng)公認(rèn)的三個(gè)層次是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，而感知層是物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)和物理實(shí)體基礎(chǔ)。沒(méi)有感知，也就沒(méi)有物聯(lián)數(shù)據(jù)的采集，也就沒(méi)有了網(wǎng)絡(luò)上物體特征數(shù)據(jù)。因此，感知層是物聯(lián)網(wǎng)中先行技術(shù)，只有感知層的技術(shù)達(dá)到了要求，整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)才能正常運(yùn)行。在感知層中以傳感器技術(shù)最為關(guān)鍵，它不僅是構(gòu)建感世界的“生命力”，也是構(gòu)建“物聯(lián)”概念的硬件“細(xì)胞”。傳感器屬于物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢，成為人類(lèi)全面感知自然的最核心元件，各類(lèi)傳感器的大規(guī)模部署和應(yīng)用是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的基本條件。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中獲得環(huán)境動(dòng)態(tài)變化信息的唯一手段和途徑, 依靠傳感器準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)的采集信息，對(duì)傳感節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)

4、行轉(zhuǎn)化處理與傳輸, 為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)提供可供分析處理和應(yīng)用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。要構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)，就應(yīng)當(dāng)首先構(gòu)建無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)，而無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀(guān)察者。在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建初期，大量基礎(chǔ)設(shè)備生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此可以說(shuō)，沒(méi)有優(yōu)良的傳感器技術(shù)，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)；沒(méi)有傳感器技術(shù)支持，物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)造將失去基礎(chǔ)。2 傳感器在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)

5、中，傳感器用來(lái)對(duì)各種數(shù)據(jù)信息的進(jìn)行采集和簡(jiǎn)單的加工處理，并通過(guò)固有協(xié)議，將數(shù)據(jù)信息傳送給物聯(lián)網(wǎng)終端處理。如通過(guò)RFID進(jìn)行標(biāo)簽號(hào)碼的讀?。煌ㄟ^(guò)GPS得到地面?zhèn)鞲泄?jié)點(diǎn)發(fā)射的物體位置信息；通過(guò)圖像感知器得到圖片或圖像；通過(guò)環(huán)境傳感器取得環(huán)境溫濕度等參數(shù)，這些都是傳感技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中產(chǎn)生的效應(yīng)。在物聯(lián)網(wǎng)的大概念下,傳感器可以是一個(gè)“大”的“智能物件”,它可以是一個(gè)微型芯片、一塊玻璃、一輛汽車(chē),甚至可以是一個(gè)衛(wèi)星或太空探測(cè)器。目前，傳感器在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：2.1 物流及安保領(lǐng)物流和安保領(lǐng)域是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最成功的兩個(gè)領(lǐng)域，因?yàn)樗麄冏陨硖攸c(diǎn)決定了應(yīng)用的必要性。首先，對(duì)于現(xiàn)在的物流管理方式

6、大部分采用手持機(jī)以條碼或標(biāo)簽方式讀取貨物附著信息，通過(guò)GPS模塊，可以在中間流通領(lǐng)域，很容易的回傳這些信息，做到了物品管理中的無(wú)縫跟蹤。其次，在安保領(lǐng)域，由于某些大型賽事、活動(dòng)等，對(duì)安全有著特殊的要求，在這里將會(huì)用到許多傳感器，如：壓電傳感器、電渦流傳感器、紅外線(xiàn)傳感器、超聲波傳感器等，利用這些傳感器對(duì)會(huì)場(chǎng)或活動(dòng)場(chǎng)館的安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)情況，通過(guò)傳感器連接的警報(bào)裝置，能夠迅速告知監(jiān)控中心或安保人員，及時(shí)采取行動(dòng)措施。2.2 環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)對(duì)于環(huán)境監(jiān)測(cè)的對(duì)象主要有：空氣溫濕度，土壤溫濕度，氣體成分含量，光照強(qiáng)度、水溫水質(zhì)等。傳感器被植入對(duì)這些環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的場(chǎng)合，就能對(duì)環(huán)境參數(shù)的采集、傳

7、送，人們通過(guò)這些參數(shù)對(duì)生活環(huán)境的改變做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，如空氣溫度傳感器監(jiān)測(cè)到的溫度值，可能被用來(lái)控制空調(diào)是否開(kāi)啟，土壤水分傳感器監(jiān)測(cè)到的水分含量，可能被用來(lái)控制水泵是否抽水澆灌等，這個(gè)領(lǐng)域內(nèi)所用到的傳感器大多有：電阻式傳感器、電容式傳感器等。2.3 設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)在設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)領(lǐng)域，主要使用的傳感器有超聲波傳感器，紅外線(xiàn)傳感器，差動(dòng)電感式傳感器等，這些傳感器用于檢測(cè)物體的位置、運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)情況等參數(shù)。例如：在進(jìn)行設(shè)備管理時(shí)尤其是移動(dòng)機(jī)械，如：工程機(jī)械管理，我們首先要通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波確定每個(gè)工程機(jī)械的位置，然后通過(guò)一段時(shí)間后對(duì)其位置的檢測(cè)，知道工程機(jī)械移動(dòng)方向和移動(dòng)軌跡，方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)大型工程機(jī)械的管理功能

8、。我國(guó)的“三一重工”就率先對(duì)大型工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的定位，就近維護(hù)的售后服務(wù)方式，為客戶(hù)及時(shí)排除了產(chǎn)品在作業(yè)時(shí)的故障。2.4 環(huán)境感知檢測(cè)有些傳感器感知的不是一組離散數(shù)據(jù)，而是一串不間斷的數(shù)據(jù)流，如：使用攝像頭進(jìn)行圖像采集，使用CCD相機(jī)拍照等。還有些傳感器僅僅記錄檢測(cè)區(qū)域的狀態(tài)，如智能家居的門(mén)窗開(kāi)關(guān)，智能交通中利用地感線(xiàn)圈等采集車(chē)流量信息等。3 傳感器技術(shù)在我國(guó)當(dāng)前的發(fā)展情況經(jīng)過(guò)30多年來(lái)的科技攻關(guān)，我國(guó)敏感元件與傳感器的制造技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，主要表現(xiàn)在：建立了傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、微米/納米國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家傳感技術(shù)工程中心等研究開(kāi)發(fā)基地；MEMS、MOEMS（微光機(jī)電系統(tǒng)）等研究項(xiàng)

9、目列入了國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)；我國(guó)生產(chǎn)的傳感器的品種規(guī)格已有近6000種，并已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)揮了重要應(yīng)用。經(jīng)過(guò)“十五”、“十一五”的攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化建設(shè)，目前全國(guó)已有2000多家企事業(yè)單位從事傳感器的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。雖然我國(guó)傳感器技術(shù)在政府的支持和引導(dǎo)下得到了長(zhǎng)足發(fā)展，但與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，我國(guó)傳感器行業(yè)總體技術(shù)水平還是相對(duì)比較落后的，中國(guó)傳感器的應(yīng)用范圍較窄，更多的應(yīng)用仍然停留在工業(yè)測(cè)量與控制等基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距。主要包括以下幾個(gè)方面：3.1 核心制造技術(shù)嚴(yán)重滯后于國(guó)外國(guó)外傳感器的新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新材料不斷涌現(xiàn)，傳感器數(shù)字化、智能化、微型化已成趨勢(shì)，大多數(shù)產(chǎn)品已

10、變成現(xiàn)實(shí)，且在不斷完善、不斷升級(jí)，而我國(guó)的傳感器雖然所涉足的研究開(kāi)發(fā)領(lǐng)城基本與國(guó)外相差無(wú)幾，但由于在應(yīng)用理念上的局限造成了傳感技術(shù)開(kāi)發(fā)力度不夠，特別是核心制造技術(shù)的深度和廣度上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外。3.2 人才培養(yǎng)力度太小，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不足傳感器及其技術(shù)的特點(diǎn)之一是技術(shù)密集，由于技術(shù)密集，也自然要求人才所掌握的專(zhuān)業(yè)廣度和深度的密集。由于傳感器技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)的綜合型技術(shù)，從目前國(guó)內(nèi)的情況看，能夠適應(yīng)當(dāng)今傳感器技術(shù)發(fā)展需求且具備開(kāi)發(fā)傳感器新興應(yīng)用領(lǐng)域的人才相對(duì)缺乏，這使得行業(yè)技術(shù)發(fā)展滯后，產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)能不足。3.3 產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，投資力度不夠由于我國(guó)傳感器技術(shù)應(yīng)用屬于基礎(chǔ)型和低端型，所以制約了社會(huì)生

11、產(chǎn)的規(guī)模和強(qiáng)度。其次是由于我國(guó)政府對(duì)傳感器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的重要性認(rèn)識(shí)不夠, 導(dǎo)致對(duì)傳感器技術(shù)重要性的認(rèn)識(shí)滯后于計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù), 使得產(chǎn)業(yè)投入規(guī)模和強(qiáng)度太小。 然而傳感器技術(shù)的發(fā)展速度緩慢,將直接影響到我國(guó)未來(lái)信息技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，很有可能會(huì)使我國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)失去我國(guó)目前所占據(jù)的制高點(diǎn)。目前，我國(guó)傳感器產(chǎn)品及其產(chǎn)業(yè)化水平與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大的差距，而傳感器技術(shù)的發(fā)展正處于由傳統(tǒng)向新型傳感器發(fā)展的關(guān)鍵階段，傳感器更新?lián)Q代快、需求量大、需求增長(zhǎng)速度快，由于國(guó)內(nèi)傳感器的發(fā)展落后于需求的增加，國(guó)內(nèi)大片市場(chǎng)被國(guó)外產(chǎn)品所占領(lǐng)面對(duì)國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)傳感器行業(yè)處于非常不利的地位，甚至在某些領(lǐng)城出現(xiàn)生存危機(jī)。因此，要抓住機(jī)遇，立意創(chuàng)新，迎接挑戰(zhàn)，堅(jiān)持走科技與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的道路，加強(qiáng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型傳感器的開(kāi)發(fā)，加速現(xiàn)有科研成果的轉(zhuǎn)