傳感器好比人的眼耳口鼻,但又不僅僅只是人的感官那么簡(jiǎn)單,它甚至能夠采集到更多的有用信息。既然如此,就可說(shuō)這些傳感器是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ),正是因?yàn)橛辛藗鞲衅?,物?lián)網(wǎng)系統(tǒng)才有內(nèi)容傳遞給“大腦”。
在過(guò)去,傳感器更多應(yīng)用于工業(yè)。但是隨著時(shí)間推移,它已經(jīng)慢慢走入我們的生活。
傳感器是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石
隨著工信部發(fā)放5G正式商用牌照,5G的到來(lái)似乎將物聯(lián)網(wǎng)推到了一個(gè)風(fēng)口處,而物聯(lián)網(wǎng)的小翅膀是什么呢,或許不同的人有不同的答案,而傳感器無(wú)疑是其中一個(gè)重要的選項(xiàng)。
物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)
從物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)圖中可以看到物聯(lián)網(wǎng)主要是由:感知層、網(wǎng)絡(luò)層、支撐層和應(yīng)用層四部分構(gòu)成。有句俗話說(shuō)得好:下層基礎(chǔ)決定上層建筑。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分之一,作為整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ),其重要性是不言而喻的。
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)信息來(lái)源于終端設(shè)備,而終端設(shè)備數(shù)據(jù)來(lái)源可歸根于傳感器,傳感器賦予了萬(wàn)物“感官”功能,如人類依靠視覺(jué)、聽覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)感知周圍環(huán)境,同樣物體通過(guò)各種傳感器也能感知周圍環(huán)境。且比人類感知更準(zhǔn)確、感知范圍更廣。例如人類無(wú)法通過(guò)觸覺(jué)準(zhǔn)確感知某物體具體溫度值,也無(wú)法感知上千高溫,也不能辨別細(xì)微的溫度變化,但傳感器可以??梢哉f(shuō)傳感器就是“萬(wàn)物互聯(lián)”時(shí)代物體與物體之間交流的“語(yǔ)言”。
傳感器在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的作用
物聯(lián)網(wǎng)是將各種信息傳感設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò),它是互聯(lián)網(wǎng)的升級(jí),也是信息化時(shí)代的核心。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要智能感知、識(shí)別和通訊等技術(shù)支撐,而感知的關(guān)鍵就是傳感器及相關(guān)技術(shù),可以毫不夸張的說(shuō),沒(méi)有傳感器的進(jìn)步,就沒(méi)有物聯(lián)網(wǎng)的繁榮。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,傳感器產(chǎn)業(yè)也將迎來(lái)爆發(fā),傳感器是物聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)的關(guān)鍵組件,扮演著不可或缺的角色。
隨著全球開始步入高速發(fā)展的信息時(shí)代,在獲取和處理信息過(guò)程中,首先要解決的就是要獲取可靠并準(zhǔn)確的信息,而傳感器是獲取信息的主要手段和途徑。例如在工業(yè)4.0時(shí)代,要用傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的參數(shù),使設(shè)備保持正常的工作狀態(tài);在智能家居領(lǐng)域,傳感器是實(shí)現(xiàn)用戶和家居單品(燈光、電視、冰箱、音響等)互動(dòng)的基礎(chǔ);在無(wú)人駕駛中,需要通過(guò)傳感器對(duì)交通和環(huán)境數(shù)據(jù)的采集和處理,這樣才能保證汽車在道路上的安全行駛……可以毫不夸張的說(shuō),未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)有多大的市場(chǎng),傳感器就能有多大的作為。
隨著物聯(lián)網(wǎng)需求的增加,目前國(guó)內(nèi)傳感器呈現(xiàn)一種高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì), 預(yù)計(jì)到2021年將增至5937億元,未來(lái)五年中國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)年均復(fù)合增長(zhǎng)率約30%,遠(yuǎn)高于全球平均水平。
傳感器發(fā)展歷程
物聯(lián)網(wǎng)自提出到如今已經(jīng)二十多年,但傳感器部署規(guī)模并未普及,致使沒(méi)有足夠物理層,導(dǎo)致數(shù)據(jù)不足,從源頭上制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。傳感器部署作為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,多年前就有國(guó)家提出萬(wàn)億傳感器革命,旨在推動(dòng)社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)中每年使用1萬(wàn)億個(gè)傳感器,并預(yù)計(jì)在2030年后將100萬(wàn)億傳感器嵌入到各種場(chǎng)所。
我國(guó)早在 20 世紀(jì)60年代開始涉足傳感器制造業(yè),經(jīng)歷了多年的發(fā)展,大體可分為三代:
第一代:是結(jié)構(gòu)型傳感器,它利用結(jié)構(gòu)參量變化來(lái)感受和轉(zhuǎn)化信號(hào)。
第二代:傳感器是20世紀(jì)70 年代開始發(fā)展起來(lái)的固體傳感器, 這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成,是利用材料某些特性制成的。
第三代:傳感器是80年代剛剛發(fā)展起來(lái)的智能傳感器。所謂智能傳感器是指其對(duì)外界信息具有一定檢測(cè)、自診斷、數(shù)據(jù)處理以及自適應(yīng)能力,具有高精度、成本低、功能多樣化、自動(dòng)化強(qiáng)等特點(diǎn),是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。
智能傳感器具有信息采集、信息處理、信息交換、信息存儲(chǔ)功能的多元件集成電路,是集傳感芯片、通信芯片、微處理器、驅(qū)動(dòng)程序、軟件算法等于一體的系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品。