傳感器技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的意義

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上無線互聯(lián)科技45網(wǎng)絡(luò)地帶·傳感器技術(shù)對物聯(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 )摘 要：本文將從傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)地位、當前傳感器在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用、傳感器技術(shù)在我國發(fā)展情況三個方面，來論述傳感器對我國物聯(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2012年2月14日中華人民共和國工業(yè)和信息化部對外發(fā)布了物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，在“十二五”期間，我國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)面臨著八項主要任務(wù)，其中“大力攻克核心技術(shù)”擺在了規(guī)劃的首位，可見突破物聯(lián)網(wǎng)中的核心技術(shù)是我國當前發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的首要任務(wù)?！拔锫?lián)網(wǎng)”是把物理實體的相關(guān)信息通過一些特殊的采集

2、方式,轉(zhuǎn)變成可供現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸共享的數(shù)據(jù)，最后利用計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對其進行管理與控制。、就目前我國對于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的成熟度來看，通信技術(shù)和計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)相對成熟，而傳感技術(shù)平臺的搭建卻相對較薄弱，因此發(fā)展傳感器技術(shù)不僅是我國實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的關(guān)鍵，也是全面發(fā)展戰(zhàn)略目標的關(guān)鍵。傳感器技術(shù)的定義是：“利用能感受規(guī)定被測量的敏感元件或轉(zhuǎn)換元件，按照一定的規(guī)律,將人類無法直接獲取或識別的信息轉(zhuǎn)換成可識別的信息數(shù)據(jù)的技術(shù)”。傳感器技術(shù)不僅能感受到被測量的信息，并且還能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、控制等要求，這也是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)的首

3、要環(huán)節(jié)。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)公認的三個層次是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，而感知層是物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)和物理實體基礎(chǔ)。沒有感知，也就沒有物聯(lián)數(shù)據(jù)的采集，也就沒有了網(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)達到了要求，整個物聯(lián)網(wǎng)才能正常運行。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“細胞”。傳感器屬于物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢，成為人類全面感知自然的最核心元件，各類傳感器的大規(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)境動態(tài)變化信息的唯一手段和途徑, 依靠傳感器準確、可靠、實時的采集信息，對傳感節(jié)

4、點信息進行轉(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)用的實時數(shù)據(jù)。要構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)，就應(yīng)當首先構(gòu)建無線傳感網(wǎng)，而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織網(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)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建初期，大量基礎(chǔ)設(shè)備生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到質(zhì)量標準。因此可以說，沒有優(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

5、在物聯(lián)網(wǎng)中，傳感器用來對各種數(shù)據(jù)信息的進行采集和簡單的加工處理，并通過固有協(xié)議，將數(shù)據(jù)信息傳送給物聯(lián)網(wǎng)終端處理。如通過RFID進行標簽號碼的讀取；通過GPS得到地面?zhèn)鞲泄?jié)點發(fā)射的物體位置信息；通過圖像感知器得到圖片或圖像；通過環(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“大”的“智能物件”,它可以是一個微型芯片、一塊玻璃、一輛汽車,甚至可以是一個衛(wèi)星或太空探測器。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)用最成功的兩個領(lǐng)域，因為他們自身特點決定了應(yīng)用的必要性。首先，對于現(xiàn)在的物流

6、管理方式大部分采用手持機以條碼或標簽方式讀取貨物附著信息，通過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縫跟蹤。其次，在安保領(lǐng)域，由于某些大型賽事、活動等，對安全有著特殊的要求，在這里將會用到許多傳感器，如：壓電傳感器、電渦流傳感器、紅外線傳感器、超聲波傳感器等，利用這些傳感器對會場或活動場館的安全進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)危險情況，通過傳感器連接的警報裝置，能夠迅速告知監(jiān)控中心或安保人員，及時采取行動措施。2.2 環(huán)境參數(shù)監(jiān)測對于環(huán)境監(jiān)測的對象主要有：空氣溫濕度，土壤溫濕度，氣體成分含量，光照強度、水溫水質(zhì)等。傳感器被植入對這些環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測的場合，就能對環(huán)境參數(shù)的

7、采集、傳送，人們通過這些參數(shù)對生活環(huán)境的改變做出適當?shù)恼{(diào)節(jié)，如空氣溫度傳感器監(jiān)測到的溫度值，可能被用來控制空調(diào)是否開啟，土壤水分傳感器監(jiān)測到的水分含量，可能被用來控制水泵是否抽水澆灌等，這個領(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)檢測在設(shè)備狀態(tài)檢測領(lǐng)域，主要使用的傳感器有超聲波傳感器，紅外線傳感器，差動電感式傳感器等，這些傳感器用于檢測物體的位置、運動、振動情況等參數(shù)。例如：在進行設(shè)備管理時尤其是移動機械，如：工程機械管理，我們首先要通過無線電波確定每個工程機械的位置，然后通過一段時間后對其位置的檢測，知道工程機械移動方向和移動軌跡，方便的實現(xiàn)對大型工程機械的

8、管理功能。我國的“三一重工”就率先對大型工程機械實現(xiàn)了準確的定位，就近維護的售后服務(wù)方式，為客戶及時排除了產(chǎn)品在作業(yè)時的故障。2.4 環(huán)境感知檢測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：使用攝像頭進行圖像采集，使用CCD相機拍照等。還有些傳感器僅僅記錄檢測區(qū)域的狀態(tài)，如智能家居的門窗開關(guān)，智能交通中利用地感線圈等采集車流量信息等。3 傳感器技術(shù)在我國當前的發(fā)展情況經(jīng)過30多年來的科技攻關(guān)，我國敏感元件與傳感器的制造技術(shù)有了長足的進步，主要表現(xiàn)在：建立了傳感技術(shù)國家重點實驗室、微米/納米國家重點實驗室、國家傳感技術(shù)工程中心等研究開發(fā)基地；MEMS、MOEMS（微光機電系統(tǒng)）

9、等研究項目列入了國家高新技術(shù)發(fā)展重點；我國生產(chǎn)的傳感器的品種規(guī)格已有近6000種，并已在國民經(jīng)濟發(fā)揮了重要應(yīng)用。經(jīng)過“十五”、“十一五”的攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化建設(shè)，目前全國已有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。雖然我國傳感器技術(shù)在政府的支持和引導(dǎo)下得到了長足發(fā)展，但與國外先進技術(shù)相比，我國傳感器行業(yè)總體技術(shù)水平還是相對比較落后的，中國傳感器的應(yīng)用范圍較窄，更多的應(yīng)用仍然停留在工業(yè)測量與控制等基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域，與國外發(fā)達國家相比仍有較大差距。主要包括以下幾個方面：3.1 核心制造技術(shù)嚴重滯后于國外國外傳感器的新技術(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，大多

10、數(shù)產(chǎn)品已變成現(xiàn)實，且在不斷完善、不斷升級，而我國的傳感器雖然所涉足的研究開發(fā)領(lǐng)城基本與國外相差無幾，但由于在應(yīng)用理念上的局限造成了傳感技術(shù)開發(fā)力度不夠，特別是核心制造技術(shù)的深度和廣度上還遠遠落后于國外。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業(yè)廣度和深度的密集。由于傳感器技術(shù)是一門多學(xué)科、跨專業(yè)的綜合型技術(shù)，從目前國內(nèi)的情況看，能夠適應(yīng)當今傳感器技術(shù)發(fā)展需求且具備開發(fā)傳感器新興應(yīng)用領(lǐng)域的人才相對缺乏，這使得行業(yè)技術(shù)發(fā)展滯后，產(chǎn)業(yè)發(fā)展動能不足。3.3 產(chǎn)業(yè)規(guī)模小，投資力度不夠由于我國傳感器技術(shù)應(yīng)用屬于基礎(chǔ)型和低端型，所以制約

11、了社會生產(chǎn)的規(guī)模和強度。其次是由于我國政府對傳感器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的重要性認識不夠, 導(dǎo)致對傳感器技術(shù)重要性的認識滯后于計算機技術(shù)和通訊技術(shù), 使得產(chǎn)業(yè)投入規(guī)模和強度太小。 然而傳感器技術(shù)的發(fā)展速度緩慢,將直接影響到我國未來信息技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，很有可能會使我國在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內(nèi)失去我國目前所占據(jù)的制高點。目前，我國傳感器產(chǎn)品及其產(chǎn)業(yè)化水平與國外發(fā)達國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、需求增長速度快，由于國內(nèi)傳感器的發(fā)展落后于需求的增加，國內(nèi)大片市場被國外產(chǎn)品所占領(lǐng)面對國際市場的競爭，我國傳感器行業(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。因此，要抓住機遇，立意創(chuàng)新，迎接挑戰(zhàn)，堅持走科技與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合的道路，加強具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型傳感器的開發(fā)，加速現(xiàn)有科研成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)