傳感器是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)

物聯(lián)網(wǎng)和傳感器齊頭并進(jìn)，傳感器類似于人的眼睛、耳朵和嘴巴，但它們不像人的感官那么簡(jiǎn)單，傳感器可以收集很多有用的信息?？梢哉f，這些傳感器是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，而將內(nèi)容傳遞到“大腦”的正是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。過去，傳感器更多地用于工業(yè)，隨著時(shí)間的推移，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用于很多行業(yè)（智慧農(nóng)業(yè)、智慧城市、智慧醫(yī)療等），傳感器也逐漸走進(jìn)我們的生活，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展讓我們進(jìn)入了一個(gè)被傳感器包圍的智能世界。

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)

在物聯(lián)網(wǎng)層結(jié)構(gòu)圖中，可以看出物聯(lián)網(wǎng)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、支撐層和應(yīng)用層四部分組成。 俗話說，地基決定上層建筑，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)，傳感器的重要性不言而喻。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)信息來源于終端設(shè)備，終端設(shè)備數(shù)據(jù)來源于傳感器，還可以感知周圍的環(huán)境，它比人類的感知更準(zhǔn)確、更廣泛，例如，人類無法通過觸摸準(zhǔn)確感知物體的具體溫度值，也無法區(qū)分細(xì)微的溫度變化，但傳感器可以，可以說，傳感器是“萬物互聯(lián)”時(shí)代物體之間通信的語言。

傳感器在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)中的作用

物聯(lián)網(wǎng)是各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的龐大網(wǎng)絡(luò)，是互聯(lián)網(wǎng)升級(jí)和信息時(shí)代的核心，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要智能感知、識(shí)別、通信等技術(shù)支撐。感知的關(guān)鍵是傳感器和相關(guān)技術(shù)，可以毫不夸張地說，沒有傳感器的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)就不會(huì)蓬勃發(fā)展，隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的發(fā)展，傳感器行業(yè)也將迎來爆發(fā)式增長。傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中收集數(shù)據(jù)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

隨著世界開始進(jìn)入快速發(fā)展的信息時(shí)代，收集和處理信息首先要解決的問題是獲取可靠、準(zhǔn)確的信息。 傳感器是獲取信息的主要手段。例如，在工業(yè)4.0時(shí)代，傳感器用于監(jiān)測(cè)和控制生產(chǎn)過程的參數(shù)，以保持設(shè)備正常運(yùn)行；而在智能家居領(lǐng)域，傳感器是用戶與家居用品（燈、電視、冰箱等）交互的基礎(chǔ)；在自動(dòng)駕駛中，需要通過傳感器收集和處理交通和環(huán)境數(shù)據(jù)，才能在道路上安全駕駛?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)的未來市場(chǎng)影響著傳感器市場(chǎng)。

傳感器發(fā)展歷程 物聯(lián)網(wǎng)提出至今已有20多年，但傳感器部署規(guī)模仍未普及，導(dǎo)致物理層不足、數(shù)據(jù)不足，從源頭上制約行業(yè)發(fā)展。傳感器部署作為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，幾年前各國提出了萬億傳感器革命，旨在推動(dòng)每年1萬億個(gè)傳感器在社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)中的使用，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到100萬個(gè)，數(shù)十億個(gè)傳感器嵌入在不同的地方。

傳感器行業(yè)的發(fā)展始于1950年代，經(jīng)過多年的發(fā)展，大致可分為三個(gè)階段：

第一階段是1950年代初，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)傳感器，它利用結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化來感知和轉(zhuǎn)換信號(hào)。

第二階段開始于1970年代，固態(tài)傳感器逐漸發(fā)展起來，這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體成分組成，利用材料的某些特性制成。如：利用熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器等。

第三階段始于20世紀(jì)末，智能傳感器出現(xiàn)并迅速發(fā)展。 它是微機(jī)技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它既具有信息收集、處理、交換和存儲(chǔ)的功能，也具有人工智能的特點(diǎn)。

在物聯(lián)網(wǎng)智能感知時(shí)代，智能傳感器是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，人工智能傳感器在物聯(lián)網(wǎng)的很多應(yīng)用場(chǎng)景中都有使用。它們?cè)诠I(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用，未來智能傳感器在傳感器市場(chǎng)中的比重會(huì)越來越大。

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器的發(fā)展需求

傳感器誕生至今已有一百年，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，手機(jī)的普及推動(dòng)了傳感器的大發(fā)展，但也決定了很多類型的傳感器都是專門為手機(jī)設(shè)計(jì)的。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的“物”在感知和連接要求方面與手機(jī)有很大不同，因此也對(duì)感知技術(shù)提出了更高的要求。綜上所述，傳感器正朝著高精度、小型化、低功耗、仿生、智能化的方向發(fā)展。

精度高-如果傳感器采集的數(shù)據(jù)信息有誤，就相當(dāng)于源頭出錯(cuò)，后續(xù)的所有數(shù)據(jù)傳輸、分析和應(yīng)用都毫無意義，因此傳感器的精度和質(zhì)量極為重要。想象一下，如果智能網(wǎng)聯(lián)汽車傳感器的準(zhǔn)確性和質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，這將意味著系統(tǒng)無法在意外情況的幾毫秒內(nèi)做出正確的決定，從而嚴(yán)重影響駕駛員的安全。

微型化微型傳感器是基于半導(dǎo)體集成電路技術(shù)開發(fā)的。

微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)，利用微加工技術(shù)將微米級(jí)敏感元件、信號(hào)處理器和數(shù)據(jù)處理器件封裝在單個(gè)芯片上，具有體積小、成本低、易于集成等明顯優(yōu)勢(shì)， 可以改進(jìn)系統(tǒng)測(cè)試。

精確-隨著微電子加工技術(shù)特別是納米加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，傳感器技術(shù)也將從微傳感器向納米傳感器發(fā)展，隨著以智能手機(jī)為核心的多功能、高性能移動(dòng)設(shè)備的發(fā)展，要求電路板中的元器件數(shù)量越來越多。因此，傳感器正逐漸采用集成技術(shù)來實(shí)現(xiàn)高性能和小型化，微型傳感器的開發(fā)和應(yīng)用將越來越受到各個(gè)領(lǐng)域的青睞。

低功耗-手機(jī)上的微信、視頻和游戲都耗電快，我們習(xí)慣了每天給它們充電，但是你能想象像煙霧報(bào)警器和智能相機(jī)這樣的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備每天都更換電池會(huì)有多糟糕嗎？與采集不同，很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備位于人們不常接觸的區(qū)域，因此對(duì)功耗的需求非常高，因此傳感器的功耗也較低，否則會(huì)增加運(yùn)營成本。

智能傳感器是由一個(gè)或多個(gè)敏感元件、微處理器、外圍控制和通信電路以及智能軟件系統(tǒng)組合而成的產(chǎn)品。它是一種具有環(huán)境感知、數(shù)據(jù)處理、智能控制和數(shù)據(jù)通信功能的智能數(shù)據(jù)終端設(shè)備。與傳統(tǒng)傳感器相比，它具有自學(xué)習(xí)、自診斷和自補(bǔ)償能力、復(fù)雜的傳感能力和靈活的通信能力。例如，可以判斷傳感器的工作狀態(tài)，修正測(cè)量數(shù)據(jù)，以減少因溫度、濕度等環(huán)境因素造成的誤差； 能用軟件解決硬件難以解決的問題；它可以完成數(shù)據(jù)的計(jì)算和處理。 而且，智能傳感器的精度、范圍覆蓋、信噪比、智能水平、遠(yuǎn)程可維護(hù)性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、可靠性和互換性都遠(yuǎn)高于普通傳感器。

傳感器發(fā)展的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將成為萬億級(jí)新興產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景十分廣闊，傳感器是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的主要檢測(cè)終端。作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)，傳感器技術(shù)自然成為市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)。 傳感器應(yīng)用市場(chǎng)非常廣闊，這對(duì)傳感器行業(yè)來說是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)。物聯(lián)網(wǎng)對(duì)傳感器的挑戰(zhàn)在于需要多種能夠滿足各種測(cè)量要求的傳感器產(chǎn)品；傳感器集成，滿足檢測(cè)、處理、傳輸系統(tǒng)的綜合要求；傳感器聯(lián)網(wǎng)和低功耗打造綠色電子，支持低碳環(huán)保的應(yīng)用需求，這無疑是對(duì)傳感器的巨大挑戰(zhàn)。