芻議物聯(lián)網傳感器技術

作者/張 鷹，河南省科學院應用物理研究所有限公司

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芻議物聯(lián)網傳感器技術

作者/張 鷹，河南省科學院應用物理研究所有限公司

文章摘要：傳感器是物聯(lián)網中非常重要的存在，傳感器相當于物聯(lián)網中的信息載體，研究物聯(lián)網中的傳感器技術具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文以物聯(lián)網傳感器技術為研究對象，對其發(fā)展現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢進行了探討。

關鍵詞：物聯(lián)網，傳感器技術，RFID

前言

在新的時代背景下，互聯(lián)網技術不斷發(fā)展，人們提出了物聯(lián)網的概念。所謂物聯(lián)網指的就是以互聯(lián)網技術為紐帶將所有的物品聯(lián)系到一起，形成一種可以智能控制和管理的網絡。物聯(lián)網的構建需要一些現(xiàn)代化技術和設備的支持，比較常見的有射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等等?？偟恼f來，在物聯(lián)網中發(fā)揮關鍵作用是傳感器，傳感器的作用主要是對各種各樣的信息進行傳遞。本文以物聯(lián)網傳感器技術為研究對象，首先介紹了物聯(lián)網傳感器技術，接下來討論了物聯(lián)網中的射頻識別技術，最后探討了物聯(lián)網傳感器技術的未來發(fā)展趨勢。

1.物聯(lián)網傳感器技術

在正式構建物聯(lián)網之前，首先要做的工作就是對相關物品的信息進行收集和整理，收集物品信息時需要傳感器的支持。一般來講需要傳感器采集信息的物品都沒有電氣特性，傳感器可以將收集到的各種信息轉換成電信號，也可以轉換成其他形式，然后相關人員就可以對和物品相關的信息進行進一步的整理和處理。

物聯(lián)網對傳感器提出了一些要求：第一，傳感器必須具有可以接收信息的能力；第二，傳感器必須具有傳輸數據的能力；第三，傳感器必須具有發(fā)送信息的能力；第四，傳感器必須具有一定的信息儲存能力；第五，傳感器必須具有一定的數據處理能力；第六，傳感器必須和物聯(lián)網通信協(xié)議相互兼容；第七，傳感器必須具有獨特的編碼。

在物聯(lián)網中比較常見的傳感器是RFID射頻識別傳感器，RFID射頻識別傳感器的主要作用是對需要接入物聯(lián)網的物品進行信息收集，信息存儲和信息傳送?？偟恼f來，人們對RFID射頻識別傳感器的研究比較多，RFID射頻識別傳感器技術也相對比較成熟。

2.物聯(lián)網與 RFID 技術

RFID射頻識別傳感器技術來源于雷達技術，RFID在收集物品信息時借助的是電磁場和電磁波，RFID可以利用射頻信號開展自動的信息采集工作。RFID射頻識別傳感器的優(yōu)勢是：第一，對工作環(huán)境沒有特殊要求，在復雜的環(huán)境中也可以正常工作；第二，對識別對象的運行速度沒有特殊要求，如果識別對象的運行速度非常快，RFID射頻識別傳感器也可以正常工作；第三，RFID射頻識別傳感器在同一時間可以同時識別多個物品；第四，操作簡單。

一般來講，RFID射頻識別傳感器主要包括兩個組件，分別是RFID標簽（Tag以及讀寫器（Reader）。按照不同的分類方式可以將RFID射頻識別傳感器分成不同的類型，最為常見的分類方式是以能源供給方式劃分，這樣就可以將RFID射頻識別傳感器分成兩大類，第一類是無源RFID，第二類是有源RFID。

無源RFID射頻識別傳感器在工作時需要電流能量的支持，這樣它才能完成對物品信息的采集、存儲和發(fā)送。無源RFID射頻識別傳感器對物品的距離有一定要求，它無法感知十米以外的物品。此外，無源RFID射頻識別傳感器需要的成本投入相對較少。有源RFID射頻識別傳感器中含有微型電池，微型電池可以為其提供必要的能量。和無源RFID射頻識別傳感器相比，有源RFID射頻識別傳感器可以感知距離較遠的物品，但是它需要的成本投入也相對較多。

3.傳感器技術未來發(fā)展趨勢

隨著時代的發(fā)展和社會的進步，各種新技術層出不窮，傳感器技術也在不斷的發(fā)展和進步，集成化、智能化和網絡化是傳感器的未來發(fā)展方向。按照現(xiàn)在的發(fā)展趨勢，智能傳感器在物聯(lián)網中的應用會越來越多。上個世紀九十年代，人們提出了智能傳感器的概念，智能傳感器融合了很多現(xiàn)代化的技術，主要包括微電子技術、計算機技術和自動測試技術（ATE）。總的說來，智能傳感器的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在一下五個方面：

第一，精確度較高。傳感器在工作中會存在一定的誤差，這極大的影響了輸出信息的準確度。智能傳感器通過融合一定的技術有效的減小了傳感器的誤差，主要依靠的技術有自動校正、自動標定和統(tǒng)計處理等等。

第二，高可靠性與高穩(wěn)定性。智能傳感器的智能性主要體現(xiàn)在可以進行自動補償處理，當傳感器的運行環(huán)境發(fā)生改變時，傳感器可以自動的消除由于上述改變產生的漂移，使其處于正常的工作狀態(tài)。第三，高信噪比與高分辨率。智能傳感器在對采集的信息進行處理時可以有效的去除信息數據中的一些噪音，從而保證數據的準確性。此外，智能傳感器中還加入了數據融合和神經網絡等技術，從而避免出現(xiàn)由于多參數交叉而造成的靈敏度減小現(xiàn)象。

第四，強自適應能力。智能傳感器的具有的智能性還體現(xiàn)在自適應能力上，它可以按照系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)來科學合理的進行調整，主要可以調整數據傳遞的速率，供電情況等等。

第五，高性價比。智能傳感器雖然功能強大，但是需要的成本投入不是很多。這主要是因為智能傳感器融合了微處理器和計算機技術，支持它工作的集成電路工藝和芯片都不需要很多的成本投入，相關軟件也比較廉價，所以說智能傳感器的性價比很高。

4.結語

傳感器是物聯(lián)網中非常重要的存在，傳感器技術是人們關注的焦點。在新的時代背景下，集成化、智能化和網絡化是傳感器的未來發(fā)展方向。在物聯(lián)網領域，智能傳感器的應用將會越來越廣泛。

【參考文獻】

＊[1]錢志鴻,王義君.面向物聯(lián)網的無線傳感器網絡綜述[J].電子與信息學報,2013(01)215—227.

＊[2]丁治明,高需.面向物聯(lián)網海量傳感器采樣數據管理的數據庫集群系統(tǒng)框架[J].計算機學報,2012(06)1175—1191.

＊[3]朱恒軍,于泓博,王發(fā)智.環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網傳感器節(jié)點設計與實現(xiàn)[J].計算機科學,2012(08)126—129.

＊[4]顧晶晶,陳松燦,莊毅.基于無線傳感器網絡拓撲結構的物聯(lián)網定位模型[J].計算機學報,2010(09)1548—1556.

＊[5]李昕龍,張玲,李坤,王永炎.面向物聯(lián)網傳感器信息的數據分配策略[J].計算機研究與發(fā)展,2013(S1)297—305.

＊[6]楊劍波,譚茜.物聯(lián)網傳感器技術探討[J].電信網技術,2011(12)40—44.

張鷹 , 男 , 1971年6月 , 湖北武漢,大學本科, 助理研究員,研究方向:計算機科學與電子技術應用

【作者簡介】