智能传感器发展的历史背景.共31页文档
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基于物联网的智能传感器技术及其应用摘要:随着科学技术的迅猛发展,互联网技术也得到越来越广泛的应用和普及,在以物联网为基础的智能传感器技术应用方面也实现了巨大突破,为相关领域的发展和创新提供必要支持。
同时,需要在具体运营过程中充分明确物联网的深层次含义,充分确保底层网络分布以及汇聚网关接入、互联网络融合、终端用户应用等相关内容有效融合,进而形成相对应的物联网系统架构,同时以此为基础使智能传感器技术得到切实应用,进而为物联网技术取得良好发展提供必要保障。
基于此,本文重点探讨以物联网为基础的智能传感器技术的主要特点以及该技术的应用策略等相关内容。
关键词:物联网;智能传感器技术;应用策略1引言通常所谓的传感器主要指的是一种感知信号的工具,智能传感器(intelligent sensor)是具有信息处理功能的传感器。
在传感器的应用过程中需要更有效做好信息的采集、处理和存储,在人工智能和物联网技术的进一步广泛应用的背景之下,智能传感器技术得到越来越广泛的应用。
该技术以物联网为基础进行创新发展,在各类数据信息的感知采集处理和应用方面,体现出智能化和时效化特点,与此同时也确保传感器总体技术从单一向多元进行转变,进而使传感器技术应用价值得到更充分的体现。
2基于物联网的智能传感器技术的概述智能传感器带有微处理机,具有采集、处理、交换信息的能力,是传感器集成化与微处理机相结合的产物。
与一般传感器相比,智能传感器具有以下三个优点:通过软件技术可实现高精度的信息采集,而且成本低;具有一定的编程自动化能力;功能多样化。
一个良好的‘智能传感器’是由微处理器驱动的传感器与仪表套装,并且具有通信与板载诊断等功能。
智能传感器能将检测到的各种物理量储存起来,并按照指令处理这些数据,从而创造出新数据。
智能传感器之间能进行信息交流,并能自我决定应该传送的数据,舍弃异常数据,完成分析和统计计算等。
智能传感器技术以物联网为基础的智能传感器技术,把光、声、力等物理信号转换成为电信号,进而在智能化传感器数的有效作用之下,这样可以呈现出更为显著的技术优势,同时把物联网作为基础,这样可以更有效的进行相关数字信号和相关信息的收集整理和有效利用,并且对其进行放大和调制,及时传到变送器上进行相对应的记录和充分呈现,这样可以体现出自动化、数字化应用效能。
无线传感器研究背景目的意义及现状与发展趋势1 研究背景随着无线技术的快速发展和日趋成熟,无线通信也发展到一定的阶段,其发展的技术越来越成熟,方向也越来越多,越来越重要,大量的应用方案开始采用无线技术进行数据采集和通信。
微机电系统和低功耗高集成数字设备的发展,使得低成本、低功耗、小体积的传感器节点得以实现。
这样的节点配合各类型的传感器,可组成无线传感器网络(WSN)。
无线传感网络是一种开创了新的应用领域的新兴概念和技术。
广泛应用于战场监视、大规模环境监测和大区域内的目标追踪等领域。
传感技术、传感网络已经被认定为最重要的研究之一。
因为无线传感器网络节点一般采用电池供电,工作环境通常比较恶劣,而且数量大、更换非常困难,所以低功耗是无线传感器网络最重要的设计准则之一,因此,它迫切需要对传统的嵌入式应用开发进行更新和改进,需要精心设计的软硬件系统,以使其可靠而耐用。
2003年,美国《技术评论》杂志论述未来新兴十大技术时,WSN被列为第一;美国《今日防务》杂志更认为WSN的应用和发展将引起一场划时代的军事技术革命和未来战争的变革。
可以预测,WSN是信息感知和采集的一场革命,是21世纪最重要的技术之一[2]。
低功耗无线传感模块,便是组成无线传感网络的节点。
此方面的研究由来已久,是计算机应用的扩展,采用了大规模集成电路和嵌入式技术,使用智能微处理器对采集到的信息进行处理和加工。
现已广泛应用于社会建设的各个层面和人们的日常生活当中。
但过去的研究有的只考虑低功耗而性能不高,有的性能高但是功耗太大。
因此,在无线传感技术应用如此广泛的今天,在保证无线传感模块性能的同时又能实现其低功耗具有一定的理论和现实意义。
2 研究目的及意义2.1 研究目的当前对于无线传感技术的研究仍然处在一个高速发展的阶段,低功耗就是其发展方向之一,而低功耗与高性能的结合实现还不完全。
因此,为了更好的实现无线传感模块的功能,增加模块的可靠性和使用寿命,通过对无线传感节点的硬件功耗的分析,确定无线传感模块各单元的基本功率消耗,并进行相应比较,确定需重点降耗的单元,在此基础上结合当前对低功耗无线传感模块的研究,通过对比分析选择合适的芯片完成对低功耗无线传输模块的自主设计和制作。
传感器的历史及现状传感器是能够感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。
传感器的种类很多,按照不同的功能,不同的适用领域可以划分多种类型。
其中,温度传感器是最早开发、应用最广的一类传感器。
从17世纪初,人们就开始利用温度计进行测量,而真正把温度变成电信号的传感器是1821年由德国物理学家赛贝发明的,这就是后来的热电偶传感器。
在半导体得到充分发展以后,相继开发了半导体热电偶传感器、PN结温度传感器和集成温度传感器。
与之相应,根据波与物质的相互作用规律,相继开发了声学温度传感器、红外传感器和微波传感器。
我国的传感器发展已经经历了50多个春秋,20世纪80年代,改革开放给传感器行业带来了生机与活力。
90年代,在党和国家关于“大力加强传感器的开发和在国民经济中普遍应用”的决策指引下,传感器行业进入了新的发展时期。
目前来看,传感器的应用已经遍及到工业生产、海洋探测、环境保护、医学诊断、生物工程等多方面的领域,几乎所有的现代化的项目都离不开传感器的应用。
在我国的传感器市场中,国外的厂商占据了较大的份额,虽然国内厂商也有了较快的发展,但仍然无法跟上国际传感器技术的步伐。
近年来,由于国家的大力支持,我国建立了传感器技术国家重点实验室、微米/纳米国家重点实验室、机器人国家重点试验室等研发基地,初步建立了敏感元件和传感器产业,目前我国已有1,688家从事传感器的生产和研发的企业,其中从事MEMS研发的有50多家。
在经济全球化趋势下,随着我国的投资环境的改善已经对传感器技术的大力支持,各国传感器厂商纷纷涌进我国的传感器市场,使得国内的传感器领域的竞争日趋激烈。
于此同时,强烈的技术竞争必然会导致技术的飞速发展,促进我国传感器技术的快速进步。
未来的传感器会向着小型化、多功能化、智能化、集成化、系统化的方向发展,由微传感器、微执行器及信号和数据处理器总装集成的系统越来越引起人们的关注。
摘要智能传感器系统是传感器的一个主要研究方向,是当今世界正迅速发展的一门现代综合技术,在工业和生活中有着广泛的应用。
我们现在被无数智能的设备围绕着:智能手机、智能手表、智能眼镜、智能冰箱、智能空调。
很难想象在现代生活中如果没有传感器,没有智能设备,我们的城市该如何运作。
这样说明了智能传感器在现代社会中重要的地位。
最近愈发火热的物联网,要将任何物品与互联网连接,其中必然要实现物品的智能识别、定位、收集、跟踪、监控、处理,这也决定了智能传感器在其中的基础作用与核心地位。
本文介绍智能传感器概念、产生背景,主要对智能传感器的基本功能及特点加以阐述,让大家对当前技术水平下智能传感器的主要功能有所了解,从而完善智能传感器的基本概念。
在介绍功能时,列举一些相关实例,希望能加深大家的理解。
关键词:智能传感器综合技术物联网智能传感器的发展背景智能传感器概念最早由美国宇航局在研发宇宙飞船过程中提出来,并于1979年形成产品。
宇宙飞船上需要大量的传感器不断向地面或飞船上的处理器发送温度、位置、速度和姿态等数据信息,即便使用一台大型计算机也很难同时处理如此庞大的数据。
何况飞船又限制计算机体积和重量,于是引入了分布处理的智能传感器概念。
其思想是赋予传感器智能处理功能,以分担中央处理器集中处理功能。
同时,为了减少智能处理器数量,通常不是一个传感器而是多个传感器系统配备一个处理器,且该系统处理器配备网络接口。
早起,人们简单机械的强调在工艺上将传感器与微处理器两者紧密结合,认为“传感器的敏感元件及其信号调理电路与微处理器集成在一块芯片就是智能传感器”随着智能传感器的发展,对其“智能”含义的理解也不断的深化,不再过分强调“传感器微机化”,于是进而认为“智能传感器就是一种带有微处理器兼有检测信息和信息处理功能的传感器”。
H. Schodel,E. Beniot等人则更进一步强调了智能化功能,认为“一个真正意义上的智能传感器,必须具备学习、推理、感知、通信及管理等功能”智能传感器至今没有一个统一的定义,在这里把“传感器与微处理器赋予智能的结合,兼有信息检测与信息处理功能的传感器就是智能传感器”。