作者/張 鷹，河南省科學(xué)院應(yīng)用物理研究所有限公司

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芻議物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)

作者/張 鷹，河南省科學(xué)院應(yīng)用物理研究所有限公司

文章摘要：傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的存在，傳感器相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)中的信息載體，研究物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)為研究對(duì)象，對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，傳感器技術(shù)，RFID

前言

在新的時(shí)代背景下，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，人們提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念。所謂物聯(lián)網(wǎng)指的就是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)建需要一些現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)備的支持，比較常見(jiàn)的有射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等等?？偟恼f(shuō)來(lái)，在物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用是傳感器，傳感器的作用主要是對(duì)各種各樣的信息進(jìn)行傳遞。本文以物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)為研究對(duì)象，首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)，接下來(lái)討論了物聯(lián)網(wǎng)中的射頻識(shí)別技術(shù)，最后探討了物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1.物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)

在正式構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)之前，首先要做的工作就是對(duì)相關(guān)物品的信息進(jìn)行收集和整理，收集物品信息時(shí)需要傳感器的支持。一般來(lái)講需要傳感器采集信息的物品都沒(méi)有電氣特性，傳感器可以將收集到的各種信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，也可以轉(zhuǎn)換成其他形式，然后相關(guān)人員就可以對(duì)和物品相關(guān)的信息進(jìn)行進(jìn)一步的整理和處理。

物聯(lián)網(wǎng)對(duì)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(shù)據(jù)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(chǔ)存能力；第五，傳感器必須具有一定的數(shù)據(jù)處理能力；第六，傳感器必須和物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議相互兼容；第七，傳感器必須具有獨(dú)特的編碼。

在物聯(lián)網(wǎng)中比較常見(jiàn)的傳感器是RFID射頻識(shí)別傳感器，RFID射頻識(shí)別傳感器的主要作用是對(duì)需要接入物聯(lián)網(wǎng)的物品進(jìn)行信息收集，信息存儲(chǔ)和信息傳送?？偟恼f(shuō)來(lái)，人們對(duì)RFID射頻識(shí)別傳感器的研究比較多，RFID射頻識(shí)別傳感器技術(shù)也相對(duì)比較成熟。

2.物聯(lián)網(wǎng)與 RFID 技術(shù)

RFID射頻識(shí)別傳感器技術(shù)來(lái)源于雷達(dá)技術(shù)，RFID在收集物品信息時(shí)借助的是電磁場(chǎng)和電磁波，RFID可以利用射頻信號(hào)開(kāi)展自動(dòng)的信息采集工作。RFID射頻識(shí)別傳感器的優(yōu)勢(shì)是：第一，對(duì)工作環(huán)境沒(méi)有特殊要求，在復(fù)雜的環(huán)境中也可以正常工作；第二，對(duì)識(shí)別對(duì)象的運(yùn)行速度沒(méi)有特殊要求，如果識(shí)別對(duì)象的運(yùn)行速度非?？?，RFID射頻識(shí)別傳感器也可以正常工作；第三，RFID射頻識(shí)別傳感器在同一時(shí)間可以同時(shí)識(shí)別多個(gè)物品；第四，操作簡(jiǎn)單。

一般來(lái)講，RFID射頻識(shí)別傳感器主要包括兩個(gè)組件，分別是RFID標(biāo)簽（Tag以及讀寫器（Reader）。按照不同的分類方式可以將RFID射頻識(shí)別傳感器分成不同的類型，最為常見(jiàn)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(shí)別傳感器分成兩大類，第一類是無(wú)源RFID，第二類是有源RFID。

無(wú)源RFID射頻識(shí)別傳感器在工作時(shí)需要電流能量的支持，這樣它才能完成對(duì)物品信息的采集、存儲(chǔ)和發(fā)送。無(wú)源RFID射頻識(shí)別傳感器對(duì)物品的距離有一定要求，它無(wú)法感知十米以外的物品。此外，無(wú)源RFID射頻識(shí)別傳感器需要的成本投入相對(duì)較少。有源RFID射頻識(shí)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(wú)源RFID射頻識(shí)別傳感器相比，有源RFID射頻識(shí)別傳感器可以感知距離較遠(yuǎn)的物品，但是它需要的成本投入也相對(duì)較多。

3.傳感器技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，各種新技術(shù)層出不窮，傳感器技術(shù)也在不斷的發(fā)展和進(jìn)步，集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化是傳感器的未來(lái)發(fā)展方向。按照現(xiàn)在的發(fā)展趨勢(shì)，智能傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。上個(gè)世紀(jì)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(shù)，主要包括微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)測(cè)試技術(shù)（ATE）?？偟恼f(shuō)來(lái)，智能傳感器的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在一下五個(gè)方面：

第一，精確度較高。傳感器在工作中會(huì)存在一定的誤差，這極大的影響了輸出信息的準(zhǔn)確度。智能傳感器通過(guò)融合一定的技術(shù)有效的減小了傳感器的誤差，主要依靠的技術(shù)有自動(dòng)校正、自動(dòng)標(biāo)定和統(tǒng)計(jì)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(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償處理，當(dāng)傳感器的運(yùn)行環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，傳感器可以自動(dòng)的消除由于上述改變產(chǎn)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(duì)采集的信息進(jìn)行處理時(shí)可以有效的去除信息數(shù)據(jù)中的一些噪音，從而保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。此外，智能傳感器中還加入了數(shù)據(jù)融合和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，從而避免出現(xiàn)由于多參數(shù)交叉而造成的靈敏度減小現(xiàn)象。

第四，強(qiáng)自適應(yīng)能力。智能傳感器的具有的智能性還體現(xiàn)在自適應(yīng)能力上，它可以按照系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)來(lái)科學(xué)合理的進(jìn)行調(diào)整，主要可以調(diào)整數(shù)據(jù)傳遞的速率，供電情況等等。

第五，高性價(jià)比。智能傳感器雖然功能強(qiáng)大，但是需要的成本投入不是很多。這主要是因?yàn)橹悄軅鞲衅魅诤狭宋⑻幚砥骱陀?jì)算機(jī)技術(shù)，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(guān)軟件也比較廉價(jià)，所以說(shuō)智能傳感器的性價(jià)比很高。

4.結(jié)語(yǔ)

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中非常重要的存在，傳感器技術(shù)是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在新的時(shí)代背景下，集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化是傳感器的未來(lái)發(fā)展方向。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，智能傳感器的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。

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張鷹 , 男 , 1971年6月 , 湖北武漢,大學(xué)本科, 助理研究員,研究方向:計(jì)算機(jī)科學(xué)與電子技術(shù)應(yīng)用

【作者簡(jiǎn)介】