淺談傳感器與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

【摘要】物聯(lián)網(wǎng)是新興產(chǎn)業(yè)，傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，智能傳感器更是物聯(lián)網(wǎng)最基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)水平同時也是影響物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用普及的關(guān)鍵因素。傳感器的另一個發(fā)展方向就是微型化。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；傳感器；智能傳感器；微型化

當(dāng)資源、環(huán)境等成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“掣肘”時，持久發(fā)展，動力何在？加快轉(zhuǎn)型讓城市的脈動更為清晰、強(qiáng)勁是唯一的選擇。近年來，無錫市把產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級作為貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的根本舉措，圍繞加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展由投資驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動、生產(chǎn)制造向設(shè)計創(chuàng)造、資源依賴向科技依托的“三大轉(zhuǎn)變”，全市轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級工作初見成效。在新興產(chǎn)業(yè)培育上有了新突破，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)成為結(jié)構(gòu)調(diào)整的支撐力量。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)就是無錫戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的標(biāo)志。目前，我市物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展取得了顯著成效，一是產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大，二是應(yīng)用示范作用有效發(fā)揮，三是自主創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，四是品牌形象日益彰顯。曾榮獲科技部“國家物聯(lián)網(wǎng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地”。無錫作為建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)及“感知中國”的示范區(qū)，成為中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的搖籃和中心，全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)、資本和創(chuàng)新資源迅速向無錫集聚。隨著云計算、應(yīng)用示范等物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)業(yè)的不斷完善，位于產(chǎn)業(yè)鏈底層的智能傳感器產(chǎn)業(yè)眼下成為此間物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)新寵，據(jù)中國研究發(fā)展中心數(shù)據(jù)顯示，自2009年無錫獲批感知中國中心城市，以中科院為代表的國內(nèi)一流傳感器研發(fā)團(tuán)隊在此成立MEMS公共技術(shù)平臺以來，已吸引華潤、美新半導(dǎo)體等千余傳感器企業(yè)，成為當(dāng)?shù)匚锫?lián)網(wǎng)發(fā)展和應(yīng)用示范的尖端力量。無錫發(fā)展傳感器產(chǎn)業(yè)具有明顯的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢、平臺優(yōu)勢、市場優(yōu)勢、應(yīng)用優(yōu)勢和產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合優(yōu)勢。無錫將是未來幾年全國最大的傳感器創(chuàng)新基地。

物聯(lián)網(wǎng)指的是將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識別、管理和控制。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實(shí)時性，按一定的頻率周期性的采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時采集的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制。

利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)對某個對象的實(shí)時狀態(tài)的獲取和特定對象行為的監(jiān)控，如使用分布在市區(qū)的各個噪音探頭監(jiān)測噪聲污染，通過二氧化碳傳感器監(jiān)控大氣中二氧化碳的濃度，通過GPS標(biāo)簽跟蹤車輛位置，通過交通路口的攝像頭捕捉實(shí)時交通流程等。同時物聯(lián)網(wǎng)基于云計算平臺和智能網(wǎng)絡(luò)，可以依據(jù)傳感器網(wǎng)絡(luò)用獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行決策，改變對象的行為進(jìn)行控制和反饋。例如根據(jù)光線的強(qiáng)弱調(diào)整路燈的亮度，根據(jù)車輛的流量自動調(diào)整紅綠燈間隔等。

智能傳感器和核心元器件被稱為物聯(lián)網(wǎng)最基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)水平同時也是影響物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用普及的關(guān)鍵因素。目前，隨全球智能產(chǎn)業(yè)的不斷升溫，對傳感器的微型化、智能化、低功耗等提出了更高需求，核心傳感器高昂價格也是限制當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)大規(guī)模推廣的瓶頸之一。

所謂智能傳感器，就是指傳感器在基本的功能之外，具有自動調(diào)零、自校準(zhǔn)、自標(biāo)定功能，同時具備邏輯判斷和信息處理能力，能對被測量信號進(jìn)行信號調(diào)理或信號處理。智能傳感器發(fā)展主要分為三個階段，即數(shù)字化階段、智能化補(bǔ)償和校準(zhǔn)階段、智能化應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)階段。

與國外相比，我國智能傳感器的研究主要集中在以下幾方面：

一是采用先進(jìn)的微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)，研究開發(fā)出將傳感器和微處理器結(jié)合、具有各種功能的單片集成化智能傳感器，這是當(dāng)前智能傳感器的主要發(fā)展方向之一；

二是針對傳感器的材料，利用生物工藝和納米技術(shù)，開發(fā)分子和原子生物傳感器，這將為以后智能傳感器的發(fā)展奠定基礎(chǔ)；

三是整合國內(nèi)外芯片技術(shù)，結(jié)合敏感電子元件，研發(fā)出混合型集成智能傳感器，這種傳感器精度更高、成本更低、穩(wěn)定性更好。我國在集成智能傳感器領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大突破，國產(chǎn)傳感器逐步打開了智能傳感器的市場份額。

傳感器的另一個發(fā)展方向是微型化。微型傳感器不僅僅指傳感器的體積小、質(zhì)量輕。就單一的傳感器而言，微傳感器是指尺寸微小的傳感器，如敏感元件的尺寸從微米級到毫米級、甚至達(dá)到納米級，主要采用精密加工、微電子以及微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感器尺寸的縮小；就集成的傳感器而言，微傳感器是指將微小的敏感元件、信號處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上而形成的集成傳感器；就傳感器系統(tǒng)而言，微傳感器是指傳感系統(tǒng)中不但包括微傳感器，還包括微執(zhí)行器，可以獨(dú)立工作，甚至由多個微傳感器組成傳感器網(wǎng)絡(luò)，或者可實(shí)現(xiàn)異地聯(lián)網(wǎng)。

就市場占有率來講，微型傳感器是目前最為成功并最具實(shí)用性的微型機(jī)電器件，目前，微型傳感器已在汽車應(yīng)用和提高員工效率等方面積累了良好的應(yīng)用經(jīng)驗。其次，由于微型傳感器具有體積小、功能新、便于大批量生產(chǎn)、單件成本低等優(yōu)勢，其未來市場前景也非常光明。

去年我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模已達(dá)3650億元，傳感器是其中需求量最大、最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。目前，我國在智能傳感器的設(shè)計、加工、制造方面與國外差距較大，尤其是高端需求80%以上依賴進(jìn)口?！拔锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)對傳感器提出了微型化、高精度、高可靠性、低功耗等更高技術(shù)要求”，我國的傳感器必須在國產(chǎn)化、應(yīng)用和技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破，才能實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)提速發(fā)展。

作者簡介：繆彩琴（1966—），女，江蘇宜興人，學(xué)士，高級教師，現(xiàn)供職于無錫機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，研究方向：電子技術(shù)。