传感器技术对物联网发展的意义

1无线互联科技45网络地带·传感器技术对物联网发展的意义江昆(鄂东职业技术学院，湖北黄冈438000)摘要：本文将从传感器在物联网中的技术地位、当前传感器在物联网领域内的应用、传感器技术在我国发展情况三个方面，来论述传感器对我国物联网发展的意义之所在。关键词：物联网；感知；传感器节点2012年2月14日中华人民共和国工业和信息化部对外发布了《物联网“十二五”发展规划》，在“十二五”期间，我国物联网建设面临着八项主要任务，其中“大力攻克核心技术”摆在了规划的首位，可见突破物联网中的核心技术是我国当前发展物联网的首要任务。“物联网”是把物理实体的相关信息通过一些特殊的采集方式,转变成可供现有网络传输共享的数据，最后利用计算机网络实现对其进行管理与控制。、就目前我国对于物联网相关技术的成熟度来看，通信技术和计算机数据处理技术相对成熟，而传感技术平台的搭建却相对较薄弱，因此发展传感器技术不仅是我国实现物联网核心技术的关键，也是全面发展战略目标的关键。传感器技术的定义是：“利用能感受规定被测量的敏感元件或转换元件，按照一定的规律,将人类无法直接获取或识别的信息转换成可识别的信息数据的技术”。传感器技术不仅能感受到被测量的信息，并且还能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、控制等要求，这也是实现物联网感知技术的首要环节。1传感器在物联网技术中的地位和作用物联网公认的三个层次是感知层、网络层、应用层，而感知层是物联网的数据和物理实体基础。没有感知，也就没有物联数据的采集，也就没有了网络上物体特征数据。因此，感知层是物联网中先行技术，只有感知层的技术达到了要求，整个物联网才能正常运行。在感知层中以传感器技术最为关键，它不仅是构建感世界的“生命力”，也是构建“物联”概念的硬件“细胞”。传感器属于物联网的神经末梢，成为人类全面感知自然的最核心元件，各类传感器的大规模部署和应用是构成物联网不可或缺的基本条件。传感器是物联网中获得环境动态变化信息的唯一手段和途径,依靠传感器准确、可靠、实时的采集信息，对传感节点信息进行转化处理与传输,为物联网应用系统提供可供分析处理和应用的实时数据。要构建物联网，就应当首先构建无线传感网，而无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理2网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。在物联网构建初期，大量基础设备生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到质量标准。因此可以说，没有优良的传感器技术，现代化生产也就失去了基础；没有传感器技术支持，物联网构造将失去基础。2传感器在物联网领域内的应用在物联网中，传感器用来对各种数据信息的进行采集和简单的加工处理，并通过固有协议，将数据信息传送给物联网终端处理。如通过RFID进行标签号码的读取；通过GPS得到地面传感节点发射的物体位置信息；通过图像感知器得到图片或图像；通过环境传感器取得环境温湿度等参数，这些都是传感技术在物联网中产生的效应。在物联网的大概念下,传感器可以是一个“大”的“智能物件”,它可以是一个微型芯片、一块玻璃、一辆汽车,甚至可以是一个卫星或太空探测器。目前，传感器在物联网领域内的应用主要有以下几个方面：2.1物流及安保领物流和安保领域是物联网应用最成功的两个领域，因为他们自身特点决定了应用的必要性。首先，对于现在的物流管理方式大部分采用手持机以条码或标签方式读取货物附着信息，通过GPS模块，可以在中间流通领域，很容易的回传这些信息，做到了物品管理中的无缝跟踪。其次，在安保领域，由于某些大型赛事、活动等，对安全有着特殊的要求，在这里将会用到许多传感器，如：压电传感器、电涡流传感器、红外线传感器、超声波传感器等，利用这些传感器对会场或活动场馆的安全进行监测，一旦发现危险情况，通过传感器连接的警报装置，能够迅速告知监控中心或安保人员，及时采取行动措施。2.2环境参数监测对于环境监测的对象主要有：空气温湿度，土壤温湿度，气体成分含量，光照强度、水温水质等。传感器被植入对这些环境参数进行监测的场合，就能对环境参数的采集、传送，人们通过这些参数对生活环境的改变做出适当的调节，如空气温度传感器监测到的温度值，可能被用来控制空调是否开启，土壤水分传感器监测到的水分含量，可能被用来控制水泵是否抽水浇灌等，这个领域内所用到的传感器大多有：电阻式传感器、电容式传感器等。2.3设备状态检测在设备状态检测领域，主要使用的传感器有超声波传感器，红外线传感器，差动电感式传感器等，这些传感器用于检测物体的位置、运动、振动情况等参数。例如：在进行设备管理时——尤其是移动机械，如：工程机械管理，我们首先要通过无线电波确定每个工程机械的位置，然后通过一段时间后对其位置的检测，知道工程机械移动方向和移动轨迹，方便的实现对大型工程机械的管理功能。我国的“三一重工”就率先对大3型工程机械实现了准确的定位，就近维护的售后服务方式，为客户及时排除了产品在作业时的故障。2.4环境感知检测有些传感器感知的不是一组离散数据，而是一串不间断的数据流，如：使用摄像头进行图像采集，使用CCD相机拍照等。还有些传感器仅仅记录检测区域的状态，如智能家居的门窗开关，智能交通中利用地感线圈等采集车流量信息等。3传感器技术在我国当前的发展情况经过30多年来的科技攻关，我国敏感元件与传感器的制造技术有了长足的进步，主要表现在：建立了传感技术国家重点实验室、微米/纳米国家重点实验室、国家传感技术工程中心等研究开发基地；MEMS、MOEMS（微光机电系统）等研究项目列入了国家高新技术发展重点；我国生产的传感器的品种规格已有近6000种，并已在国民经济发挥了重要应用。经过“十五”、“十一五”的攻关和产业化建设，目前全国已有2000多家企事业单位从事传感器的研发、生产和应用。虽然我国传感器技术在政府的支持和引导下得到了长足发展，但与国外先进技术相比，我国传感器行业总体技术水平还是相对比较落后的，中国传感器的应用范围较窄，更多的应用仍然停留在工业测量与控制等基础应用领域，与国外发达国家相比仍有较大差距。主要包括以下几个方面：3.1核心制造技术严重滞后于国外国外传感器的新技术、新产品、新工艺、新材料不断涌现，传感器数字化、智能化、微型化已成趋势，大多数产品已变成现实，且在不断完善、不断升级，而我国的传感器虽然所涉足的研究开发领城基本与国外相差无几，但由于在应用理念上的局限造成了传感技术开发力度不够，特别是核心制造技术的深度和广度上还远远落后于国外。3.2人才培养力度太小，产业发展不足传感器及其技术的特点之一是技术密集，由于技术密集，也自然要求人才所掌握的专业广度和深度的密集。由于传感器技术是一门多学科、跨专业的综合型技术，从目前国内的情况看，能够适应当今传感器技术发展需求且具备开发传感器新兴应用领域的人才相对缺乏，这使得行业技术发展滞后，产业发展动能不足。3.3产业规模小，投资力度不够由于我国传感器技术应用属于基础型和低端型，所以制约了社会生产的规模和强度。其次是由于我国政府对传感器技术和产业的重要性认识不够,导致对传感器技术重要性的认识滞后于计算机技术和通讯技术,使得产业投入规模和强度太小。然而传感器技术的发展速度缓慢,将直接影响到我国未来信息技术及产业的发展，很有可能会使我国在物联网领域内失去我国目前所占据的制高点。目前，我国传感器产品及其产业化水平与国外发达国家相4比还有很大的差距，而传感器技术的发展正处于由传统向新型传感器发展的关键阶段，传感器更新换代快、需求量大、需求增长速度快，由于国内传感器的发展落后于需求的增加，国内大片市场被国外产品所占领面对国际市场的竞争，我国传感器行业处于非常不利的地位，甚至在某些领城出现生存危机。因此，要抓住机遇，立意创新，迎接挑战，坚持走科技与产业相结合的道路，加强具有自主知识产权的新型传感器的开发，加速现有科研成果的转化和产业化，迅速提高国产传感器的市场占有率，这才是我国传感器产业自身发展的当务之急，也是我国传感器发展的必由之路。[参考文献][1]张应福.物联网技术与应用[J].通信与信息技术,2010,(1).[2]孔晓波.物联网概念与演进路径[J].电信工程技术与标准化,2009,(12).[3]丁露,梅恪.智能传感器在物联网领域中的应用.信息技术与标准化.2010,8.