智能傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用探究

王思煒 高留龍

摘要：智能傳感器是傳感技術(shù)與大規(guī)模集成電路技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它是傳感器發(fā)展的一種必然趨勢，是當(dāng)今國內(nèi)外科學(xué)研究的熱點。本文通過闡述智能傳感器的概念特點，對典型的智能傳感器的結(jié)構(gòu)及智能傳感器的發(fā)展趨勢進(jìn)行了重點介紹。隨著研究者繼續(xù)加大對智能傳感器的研究與開發(fā)。未來，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域能夠依托于智能傳感器的應(yīng)用而實現(xiàn)萬物互聯(lián)互通。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能傳感器;信息數(shù)據(jù);智能化

引言

伴隨物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，促使我國各個領(lǐng)域行業(yè)開始廣泛應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，作為物聯(lián)網(wǎng)中信號感知的主要載體，傳感器的應(yīng)用能夠發(fā)揮出信息感知、信息采集以及信息存儲等功能，是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)揮相應(yīng)作用與功能的基礎(chǔ)關(guān)鍵。作為物聯(lián)網(wǎng)中信號感知的主要載體，傳感器的應(yīng)用能夠發(fā)揮出信息感知、信息采集以及信息存儲等功能，是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)揮相應(yīng)作用與功能的基礎(chǔ)關(guān)鍵。而在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)智能化構(gòu)建背景下，對于傳感器的應(yīng)用與開發(fā)提出更高要求。

1、智能傳感器概念

智能傳感器技術(shù)是一種具有信息處理功能的傳感器。它主要是由微處理器驅(qū)動的傳感器和儀表組件。具有通信和車載診斷功能。主要為監(jiān)控系統(tǒng)或操作員提供相關(guān)信息，以提高工作效率，降低設(shè)備維護(hù)成本。智能傳感器技術(shù)集成了傳感器、控制器和智能儀器的功能。它具有線性和低溫度漂移，簡化了傳感器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)難度。智能傳感器技術(shù)是人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)等技術(shù)的綜合。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能化發(fā)展的背景下，傳統(tǒng)傳感器的應(yīng)用無法為系統(tǒng)的智能化運行提供支撐。而得益于微加工、微處理等技術(shù)的提出，為智能傳感器的發(fā)展提供契機(jī)。作為現(xiàn)階段科技領(lǐng)域內(nèi)的研究要點，智能傳感器的研究目前已經(jīng)取得一定成果。所謂智能傳感器，是指以微處理器為基礎(chǔ)，具備智能化信息采集與處理等功能的傳感器系統(tǒng)。

2、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中智能傳感器的應(yīng)用

相較于傳統(tǒng)傳感器的應(yīng)用，智能傳感器可以在保證物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下，實現(xiàn)對其運行功能的拓展。實際運行過程中，智能傳感器運行具備信息自動采集、數(shù)據(jù)存儲、自動補(bǔ)償、自主決策、量程自主選擇等功能。而對于慣性智能傳感器的應(yīng)用，其成本與傳感器精度之間存在直接聯(lián)系，即精度越高，傳感器的使用有著更大的成本。鑒于此，針對慣性智能傳感器的應(yīng)用，需要依據(jù)對使用需求的具體分析，采用適合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的慣性傳感器即可，無需過于追求傳感器采集、監(jiān)測的精準(zhǔn)性。分析現(xiàn)階段不同精準(zhǔn)度慣性傳感器的應(yīng)用，其中低精度傳感器目前多用于智能手機(jī)、北斗導(dǎo)航、運動手環(huán)等領(lǐng)域;中精度傳感器多用于汽車穩(wěn)定系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)以及機(jī)器人等領(lǐng)域;高精度傳感器則多用于國防、航空等領(lǐng)域。

通常情況下，為避免傳感器頻繁出現(xiàn)故障問題，會以故障排隊計數(shù)器的安設(shè)來實現(xiàn)對傳感器超過穩(wěn)定值次數(shù)的測量。以往傳統(tǒng)溫度傳感器的應(yīng)用極易受到外界不可控因素的影響，再加上傳感器只能按照預(yù)先設(shè)定程序、規(guī)則進(jìn)行信息采集，難以為智能化物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建提供支撐。而溫度智能傳感器的應(yīng)用，可以在提升傳感器運行穩(wěn)定性的同時，做到對相關(guān)數(shù)據(jù)信息的智能化采集。同時，通過對靜電保護(hù)措施的安設(shè)，可以保障智能傳感器在運行階段不受靜電的干擾和影響。并且隨著溫度智能傳感器研究的不斷深入，目前傳感器的應(yīng)用在具備基礎(chǔ)開關(guān)機(jī)功能的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)依據(jù)情況分析自動進(jìn)行單次、多次轉(zhuǎn)變，以及傳感器的待機(jī)、運行模式來回切換。通過對無線識別標(biāo)志物系統(tǒng)的構(gòu)建，實現(xiàn)以遠(yuǎn)距離、自動化的形式進(jìn)行標(biāo)簽信息的傳輸，進(jìn)而在提升傳感器運行效率的同時，實現(xiàn)對相關(guān)事物的自動化采集識別?，F(xiàn)階段我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、國防安全等領(lǐng)域均涉及到對RFID傳感器的應(yīng)用，均獲取一定的應(yīng)用成效。RFID傳感器在現(xiàn)階段各領(lǐng)域行業(yè)中的應(yīng)用較為常見，依托于對RFID技術(shù)的應(yīng)用，對相關(guān)檢測對象進(jìn)行標(biāo)簽設(shè)置，采用半無源、主動式標(biāo)簽進(jìn)行檢測對象相關(guān)信息的傳輸與識別。

3、智能傳感器發(fā)展趨勢

智能傳感器不僅具有視覺、觸覺、聽覺、嗅覺、味覺功能，且應(yīng)具有記憶、學(xué)習(xí)、思維、推理和判斷等"大腦"能力。前者由傳統(tǒng)的傳感器來完成。此處的傳統(tǒng)傳感器的功能結(jié)構(gòu)包括敏感元件、調(diào)理電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），敏感元件將描述客觀對象與環(huán)境狀態(tài)或特性的物理量轉(zhuǎn)換成電路元件參量或狀態(tài)參量，調(diào)理電路將電路參量轉(zhuǎn)換成電壓信號并進(jìn)行歸一化處理以滿足ADC動態(tài)范圍。智能傳感器的多功能化發(fā)展至關(guān)重要，所以需繼續(xù)加大對傳感器功能的研究，依據(jù)其不同領(lǐng)域發(fā)展需求的分析，將不同功能傳感元件進(jìn)行整合，以此提升智能傳感器的應(yīng)用價值與必要性。以農(nóng)業(yè)方向為例，在農(nóng)作物土壤水分檢測中所應(yīng)用的傳感器檢測技術(shù)是研究報道較多、較為成熟的技術(shù)。依據(jù)測量原理的不同可以分為時域反射型、時域傳輸型、頻域反射型、中子水分監(jiān)測儀、電阻儀器等等。

結(jié)束語：

物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的發(fā)展離不開對傳感器技術(shù)的應(yīng)用。信息技術(shù)推動了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，各種傳感器為物聯(lián)網(wǎng)提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。傳感器作為一種過程檢測裝置，能夠感受被測量信息并將采集到的信息數(shù)據(jù)輸出，在信息的采集、傳輸、存儲、顯示、控制等領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用。在當(dāng)前智能化物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建過程中，普通傳感器的應(yīng)用難以滿足系統(tǒng)運行需求，亟需借助智能傳感器來推動物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化、現(xiàn)代化建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張佳薇，孫麗萍，宋文龍.傳感器原理與應(yīng)用[M].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，2013.

[2]王榮花.傳感器在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].農(nóng)技服務(wù)，2016（15）

[3]賀學(xué)倫，趙興川.智能傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 中國科技投資， 2019， 000（011）：230.

[4]劉潤暄.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能傳感器研究及實踐[J]. 通訊世界， 2018， 000（009）：62-63.

[5]田麓琪，彭紹偉，曾弘.傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用與研究[J]. 數(shù)碼設(shè)計（下）， 2019， 000（011）：262-265.