智能傳感器在物聯網中的應用探究

王泳鋆 楊志紅 賈蒙蒙

【摘要】? ? 信息技術的飛速發展，也直接推動了物聯網的發展，而對于傳感器的有效運用能夠為物聯網發展提供準確的數據支持，作為一種過程檢測裝置，傳感器能夠對被測量信息，并將所采集的信息進行輸出。現階段，隨著智能化物聯網的構建，普通的傳感器已經無法滿足于系統運行的實際需求，就需要依靠智能傳感器來全面促進物聯網系統的智能化與現代化建設。

【關鍵詞】? ? 物聯網? ? 智能傳感器? ? 應用

引言：

物聯網作為一種新興的戰略產業，在工農業生產、交通運輸等眾多方面被廣泛應用。作為物聯網的重要基礎與核心技術，傳感器技術在物聯網的發展中發揮著重要作用。基于此前提，就需要對智能傳感器在物聯網中的應用進行全面深入的研究，從而實現對于物聯網的不斷優化升級。

一、物聯網概述

物聯網其本質是對物品進行有效連接的網絡，并且其有兩個主要方面的內涵，首先互聯網一直都是物聯網的重要基礎與核心，其運行原理是以互聯網作為重要基礎，從而讓能夠被獨立尋址的普通物理對象實現有效的互通互聯，因此，物聯網同樣也是互聯網的應用擴展，并且也代表了互聯網進行了全新的發展時期。其次，物聯網用戶端能夠有效擴展，并延伸至所有物品與物品之間，其最終目標是有效實現物與人、物與物，通過網絡與所有物品的有效連接，能夠有效進行信息的交換，進而實現有效的識別、管理與控制。伴隨著社會的不斷發展進步，物聯網自身所擁有獨特優勢也在逐步凸顯。

二、智能傳感器的概念與特點

（一）智能傳感器概念與實現方式

傳感器的本質是一種檢測裝置，其能夠對需要被測量的信息進行準確感知，并將相關信息有效轉化為電信號或其他形式的信息來進行有效傳播。此外，為了能夠對信息進行更加全面的加工處理，傳感器的類型十分眾多，并且其特點也不同，智能化、微型化、系統化、數字化與網絡化等都是其主要特點。在傳感器的有效支持下，自動檢測與控制能夠獲取全面增強。隨著信息技術的進一步發展，物聯網技術也緊跟時代發展步伐獲得有效發展，為了能夠充分滿足物聯網發展需求，通過將智能技術與高性能微處理器在傳統傳感器的運用，從而衍生出全新的智能傳感器，作為當前飛速發展的高新技術，實現智能傳感器需要通過以下幾種方式來完成，首先是依靠非集成化方式，將傳統傳感器、信號處理電路與微處理器進行科學合理的融合，從而實現對智能傳感系統的創建。其次，就是通過集成化方式，通過對大規模集成電路技術與微機械加工技術將信號處理電路、敏感元件與微處理單元有效集成，進而完成智能傳感，基于此種特性，又被稱為集成智能傳感器。最后，就是依靠混合的方式，來對智能傳感有效實現，其主要方式是將傳感系統的各個關節來進行集成，將微處理單元、信號電路與敏感單元等重要元件集成在多個芯片之上，并依靠總線接口的方式進行有效的連接，最終完成智能傳感。

（二）智能傳感器特點

智能傳感器能夠有效實現自動校零、自動標定與自動校正的功能。在對相關運行數據的處理之上，智能傳感器也能夠對相關數據進行有效的采集、存儲與記憶，并將所采集的各項數據進行有效的預處理，自動補償功能也是其重要的功能之一。除此之外，智能傳感器也能夠對運行流程進行自動化的檢測，對于發生的故障也能夠進行自動定位，之所以能夠有效完成此類工作內容，是因為智能傳感器自身具備重要的邏輯判斷與決策處理功能，最后，智能傳感器同樣具備重要的標準化數字輸出與雙向通信功能。以上都是智能傳感器自身所具備的特點，這也是其被廣泛應用與物聯網領域的重要原因。

三、智能傳感器技術在物聯網領域應用

（一）智能傳感器在農業中的應用

為了能夠實現對農業生產的穩定運行，就需要加強對于農作物生長環境與土壤的實時監測，從而對農業發展狀況進行全面的了解，對于出現的問題也能夠采取科學合理的手段來進行有效解決。為了實現這一重要發展目標，就需要將智能傳感器技術有效運用于環境監測工作之中，提升環境監測效果。在實際的運行過程中，農業物聯網依靠終端傳感器來對農作物的生長環境進行實時監控，對溫度、濕度與光照等環境因子，依靠數據處理中心對環境因子進行全面分析，來對農作物生長環境進行全面分析，并對不利因素進行有效解決。此外智能傳感器也能夠對病蟲害的發生因子進行監控，對于病蟲害發生傾向也能夠有效發掘，并且也能夠在后臺對病蟲害進行有效的診斷，最終降低農作物的損失。最后，在蔬菜大棚之中，通過對智能傳感器的有效運用，能夠實現對溫度與濕度的調節，依靠對通風機、滴灌設備與加熱器等相關設備的有效控制，最終實現遠程自動化控制，降低工作人員自身工作量，確保農作物的穩定生長。

（二）智能傳感器在工業生產監控的應用

工業生產一直都是國家經濟發展的重要支撐產業之一，在工業生產之中最為重要的基礎就是相關機械設備的穩定運行，如此才能確保工業生產的有序運行。但工業生產中的相關機械普遍都需要保持不間斷的運行，長此以往，不可避免地就會出現各類故障問題或者是隱藏著各種安全隱患。如此一來，就會對工業生產的穩定運行造成嚴重的影響，為了能夠有效避免此類問題的出現，就需要將智能傳感器有效融入工業生產之中，以此來實現對于相關機械設備運行狀態監測。在實際的運行過程中，智能傳感器的運行方式是依靠網絡來實現對相關機械設備的在線監測與實時的監控，進而實現對相關機械設備的操作使用記錄、依靠遠程監控來對設備故障進行診斷，并為設備維護與故障診斷的制定科學合理的解決方案。最終有效確保機械設備的安全運行，為工業領域的持續穩定發展提供重要的保障。除此之外，在煤礦生產中廣泛使用的礦用粉塵智能傳感器，其是以物聯網作為基礎，依靠處理器、溫度傳感器與粉塵傳感器的有效配合，以此來對礦內粉塵量與濕度進行有效收集，之后在利用物聯網進行無線傳輸。整個系統主要有數據采集、數據傳輸與數據處理組成，重要的數據處理則是對相關命令進行有效處理，一旦超過標定值就會自動報警。

（三）智能傳感器在智能家居方面的運用

隨著社會科技的飛速發展，一些全面的科技也在不斷地融入到智能家居之中，這其中智能傳感器的功能尤為凸顯。在智能家電中對于智能傳感器的有效引入，能夠對振動、溫度、氣壓與幅度等焦點自身工作狀態進行感應，之后再將相關數據有效傳遞至云平臺，平臺就會依據用戶所設置的條件來進行自動觸發控制。此外通過對智能傳感器的運用幫助用戶能夠在相應時空下的需求進行有效控制，也促使家電制造商能夠依據用戶喜好來對多元化的產品進行有效設計。

（四）醫療護理方面

在醫療領域，智能傳感器網絡同樣發揮著重要的作用，其主要的功能價值則是體現在健康護理與醫療系統之中的有效運用，通過對智能傳感器網絡的合理運用，能夠完成對人體的各種生理數據監測，并對醫院內患者與醫生的行動進行全面的監控與跟蹤。此外，智能傳感器網絡還能夠實現對于醫院藥物的管理。現階段，隨著智能傳感器網絡的進一步發展，在醫院領域之中，已經有以無線智能傳感器網絡為基礎的遠程健康監測、藥品管理與監控、住院患者管理與一環人員跟蹤定位系統，并且在實際的運行過程中智能傳感器網絡發揮了重要的作用，全面推動醫療領域的持續穩定發展。

四、智能傳感器對于物聯網的作用

（一）應用智能傳感器能夠提升物聯網性能

無線網絡、人工智能、RFID與傳感技術這四項是組成物聯網系統的核心技術，物聯網系統的穩定運行，來不開這四項核心技術的支撐。物聯網系統穩定運行過程中，不同類型的傳感器通過有效的組合共同構成了整個物聯網系統的感知層，物聯網系統依靠此類感知層能夠有效獲取外界各種信息，從而有效完成物與物。人與物之間的信息溝通。并且智能傳感器也是物聯網系統對于外界信息獲取的重要方式，所以，智能傳感器能夠對相關外界信息進行準確、可靠與實時的采集，最終會對物聯網系統對于信息的傳輸與處理起到關鍵性的影響。基于此，物聯網系統通過對智能傳感器的有效運用能夠將其自身的工作效率與準確率全面提升，最終為物聯網系統的穩定運行提供重要保障。

（二）智能傳感器能夠有效拓展物聯網系統運行功能

與傳統傳感器相比，智能傳感器能夠在確保物聯網系統穩定運行的基礎上，對物聯網系統自身的運行功能有效拓展。信息自動采集、數據存儲、自動補償、自主決策與量程自主選擇等都是智能傳感器的重要功能，并且傳感器精度與成本之間有效極為緊密的聯系，傳感器精度越高，其使用成本也就越高，基于此前提，在對智能傳感器應用過程中，需要具體分析實際的使用需求，進而對符合相應標準的智能傳感器進行選擇，不需要對傳感器采集、監測的精準性過于追求。通過對不同精準度傳感器的應用研究，在智能手機、GPS導航與運動手環領域主要使用的是低精度傳感器，汽車穩定系統、工業生產與機器人領域則主要使用中精度傳感器，而國防與航空等則必須使用高精度傳感器。

（三） 智能傳感器對于物聯網系統運行穩定性的提升

在實際運行過程中，為了防止傳感器高頻率的出現故障問題，就會通過對故障排隊計數器的設置，來對傳感器的穩定值進行測量。傳統溫度傳感器在實際運行過程中，各種外界不可控因素會極易對其造成影響，并且傳統的傳感器，只能夠依照設定完成的程序與規則來對信息進行采取，這就導致智能化物聯網系統的創建受到嚴重阻礙，而對于溫度智能傳感器的有效運用，除了能夠將傳感器運行穩定性提升之外，還能夠對相關的數據信息進行有效的收集。除此之外，由于靜電保護的設置，也能夠確保智能傳感器在實際運行階段不會受到靜電的影響。最后，對于溫度智能傳感器研究的不斷深入，使得當前傳感器除了具備基本的開關機功能之外，還能夠自主對實際情況進行有效分析，進而實現自動化的轉變，并且也能夠對傳感器的待機與運行模式來回切換。

（四）智能傳感器的發展推動物聯網系統的更新升級

社會科技的不斷進步，也有效推動了智能技術與微處理器的發展，進而去全面推動了智能傳感器的優化升級。現階段，由我國自主研發的智能傳感器已經躋身世界先進水平，依靠其專用的集成電路、傳感器芯片與高性能微處理器，使其能夠實現對外進行模擬與數字兩種信號輸出。除此之外，由我國自主研發的智能傳感器還能夠依據用途的不同進行合理的改進調整，從而使其擁有更加廣泛的應用范圍，在石油、礦山與航天等多個行業得到有效推廣。并且其也能夠對各種液體或氣體的壓強、壓力、流量與重量等重要數據進行有效的測量。與此同時，智能傳感器的有效發展，也在極大程度上推動了物聯網系統的升級換代，為物聯網系統的持續穩定發展奠定了堅實的基礎。作為我國新興的重要支柱產業，物聯網系統的飛速發展，也使得國家不斷加強對于智能傳感器的研發力度，推動了智能傳感器技術的穩定發展。并且，國家也不斷加強對于相關人才的培養，以此為我國物聯網與世界先進水平接軌提供了重要的保障。

（五）智能傳感器技術是物聯網系統的發展瓶頸

作為物聯網系統之中的重要組成部分，對于智能傳感器技術的創新與發展，儼然已經成為當前物聯網系統發展過程中最為主要的問題。現階段，我國的智能傳感器技術已經實現了大跨步的發展，但其在實際運行過程中，依然存在諸多的問題與不足需要進行有效的解決。例如，我國目前所擁有的智能傳感器種類相對較少，并且其穩定性與可靠性仍與世界先進水平存在著不小的差距，這一點主要體現在高技術與高層次人才缺失之上。此外，相較于物聯網系統其他三項核心技術，智能傳感器技術則始終落后與前者，但這也使得智能傳感器技術仍存在著巨大的發展空間，為此需要不斷加強對于智能傳感器的深入研究與開發。

五、智能傳感器發展趨勢

隨著科技的飛速發展，智能傳感器在物聯網系統之中的運用已經取得了突破性的發揮，但其仍存在著一些現實問題有待解決，為此就需繼續加強對于智能傳感技術的優化創新。

（一）微型化

智能傳感器自身的體形體積會對其未來的應用領域與空間造成直接影響，為了全面提升智能傳感器的應用范圍，提升其應用效果，就需要加強對于智能化傳感器的微型化研究，并有效借助半導體等先進技術，來對傳感器進行微型化的設計，如此才能夠將智能傳感器的成本有效降低，并提升其實際應用空間。

（二）多功能化

多功能化發展對于智能傳感器的發展有著重要的導向作用，為此就需要不斷加強對于傳感器功能的深入研究，并按照不同領域的實際發展需求，將不同種類的傳感器元件進行有機結合，進而將智能傳感器的實際應用價值與必要性全面提升。以農業發展舉例，傳感器檢測技術是相對較為成熟的技術，這也使其被廣泛地應用于農作物的土壤水分檢測中。在實際的檢測過程中，依據測量原理的不同，可以將其劃分為時域反射型、時域傳輸型、頻域反射型、中子水分監測儀與電阻儀器等。隨著近些年農業生產土壤環境污染的日益嚴重，對于農田土壤之中重金屬的檢測也逐步受到社會的廣泛關注，為了國家也在大力支持土壤重金屬檢測傳感器技術的發展，以期望對農田土壤重金屬污染問題進行有效控制，確保我國農業生產的持續穩定發展。現階段，對于農田重金屬污染傳感器檢測的主要技術有激光誘導擊穿光譜法、免疫分析法、酶抑制法與生物傳感器等。

六、結束語

作為傳感技術與大規模集成電路技術有機結合的全新產物，智能傳感器同樣也是物聯網系統之中重要的組成部分，也是物聯網系統對外界信息有效獲取的感知層，物聯網系統通過對智能傳感器的有效運用能夠將自身的工作效率與準確率全面提升。此外，雖然智能傳感器技術已經實現了大跨步的發展，但在實際運行過程中依然存在諸多的問題與不足需要解決，這也說明智能傳感器技術仍然存在著巨大的發展空間，為此就需要不斷加強對于智能傳感其的深入研究與開發，從而在物聯網系統發展中將智能傳感技術的功能價值充分發揮，并明確其微型化與多樣化的發展趨勢，為我國物聯網的發展提供重要的保障。

參? 考? 文? 獻

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