智能传感器在物联网中应用的研究与分析

摘要：物联网技术在1999年首次提出后，它的发展极大地克服了传统的时间和空间障碍，将世界更进一步地联结为一体。目前绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试，某些行业已经积累一些成功的案例，这其中智能传感器的功能不可小觑。基于此，本文笔者首先介绍了物联网的含义和技术架构，然后详细分析了智能传感器在物联网中的应用。

关键词：智能传感器 物联网 技术架构 应用

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）02-0097-01

近年来物联网逐渐成为了全球热门的话题，在我国物联网已经列入战略性新兴产业之一，在很多行业都得到了广泛应用。作为物联网的重要组成部分，智能传感器的性能直接影响着物联网工作的可靠性和抗干扰性，并且它推动着物联网的不断升级和发展。但与此同时，智能传感器也是物联网发展的瓶颈，因此研究智能传感器在物联网中的应用迫在眉睫。

1 物联网的含义和技术架构

物联网就是物物相连的互联网，它包含如下两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，它是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，物联网用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间允许物品间进行信息的通讯和交换。在物联网时代，人类只要在各种各样的日用品上嵌入短距离的移动收发器，就能够在信息和通信的世界里获得新的沟通维度，从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展为人与物、物与物之间的沟通和连接。

从技术架构上来看，物联网可以分为如下三层：（1）感知层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括湿度传感器、温度传感器、二氧化碳浓度传感器、二维码标签、摄像头、RFID标签和读写器、GPS等感知终端，它是物联网识别物体和采集信息的来源。（2）网络层。网络层由各种私有网络、有线和无线通信网、互联网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神级中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的各种信息。（3）应用层。应用层的作用，是通过信息的分析处理和控制决策来实现或完成特定的服务和应用，从而实现人与物、物与物的感知和沟通，从而发挥智能作用。

物联网有四大关键技术，即传感技术、RFID、人工智能和无线网络，它们共同推动着物联网的蓬勃发展，而本文将重点对智能传感器在物联网中的应用进行探讨。

2 智能传感器在物联网中的应用

2.1 智能传感器的实现途径

传感器的发展经历了第一代模拟传感器、第二代数字传感器和智能传感器的发展历程。相较于其他几代传感器，智能传感器具有自动补偿，自动化进行校正、标定和校零，分析和决策处理能力、数据存储、记忆和信息处理，自动化寻找故障和自选里程等特征，这使得其效率和质量有了很大的飞跃和提升。

一般而言，智能化传感器的实现途径主要有以下三种：第一种是集成化的智能传感器，即采用微机械加工技术和大规模集成电路工艺技术，将硅作为基本材料制成敏感元件、微处理单元和信息调理电路，然后将它们集成到一块芯片上；第二种是非集成化的智能传感器，即将传统的信号调理电路、经典传感器和微处理器组合为一个整体；第三种是混合的智能传感器，即根据实际需求将各个集成化环节，以不同的组合方式集成到2-3块芯片上。

2.2 智能传感器在物联网中的应用

2.2.1 智能传感器的性能直接影响着物联网系统的可靠性和稳定性

如前文所示，物联网系统包含传感技术、RFID、人工智能和无线网络这四大关键技术，在物联网系统的实现过程中，这四大技术缺一不可。各种类型的智能传感器构成了物联网的感知层，它们对外界信息进行探测和获取，从而确保实现人与物、物与物的沟通。

智能传感器是物联网获取外界信息的重要途径，它是否能够实时、准确、可靠地采集信息，将直接影响到控制节点对信息的处理和传输。这就意味着，智能传感器的性能将直接影响着整个物联网系统工作的可靠性和稳定性。

2.2.2 智能传感器的发展推动着物联网的升级和优化

近年来集成智能传感器技术和半导体技术的快速发展，极大地促进着智能传感器技术的升级，目前我国自主研发的智能传感器已经开始追赶世界先进水平。例如，PT600系列智能传感器（西安中星测控研发）使用世界顶级的变送器专用集成电路、传感器芯体和高性能微控制器，能够同时提供模拟输出方式和数字输出方式。与此同时，针对不同行业客户的需求，西安中星测控对原有智能传感器进行了改进，使其能够广泛应用于石化、航天、航空和矿山等多个行业，用于多种流体和气体流量、压差、压力和重量的测量。

可以说，智能传感器的发展推动着物联网的不断升级和优化，正如传感器从第一展到第四代时，才为物联网的产生奠定了技术基础。在这种背景下，我们的国内相关研究机构要加大对智能传感器的研究，同时提升智能传感器的生产制造水平，避免从国外大量进口智能传感器和引进智能传感技术人才，切实促进我国智能传感器的国产化，从而为促进我国物联网技术与世界先进水平的接轨提供技术和人才保障。

2.2.3 智能传感器是物联网发展的一大限制因素

正是由于智能传感器对于物联网的运作和发展至关重要，使得智能传感器自身发展过程中遇到的问题成为限制物联网发展的因素。目前我国智能传感器的发展存在着诸多问题，如智能传感器的产品种类较少、智能传感器的稳定性和可靠性等还未达到国际先进水平、智能传感器的产业化水平较低、智能传感器的高技术人才极度匮乏等。相较于物联网的其他三大关键技术，智能传感器处于弱势地位，存在的问题较多，这在很大程度上限制着我国物联网技术与国际先进水平的接轨，因此必须对此进行深入的研究。

3 结语

从全文的分析可知，智能传感器的发展和应用对于物联网至关重要，而目前我国智能传感器无论是在研发，还是在产业化生产中都存在诸多问题，这极大地制约了我国物联网技术与世界先进水平的接轨，因此我们相关工作人员必须加大研究力度，不断提高智能传感器的性能。

参考文献

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