芻議物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)

作者/張 鷹，河南省科學院應(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)實意義。本文以物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)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(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，傳感器技術(shù)，RFID

前言

在新的時代背景下，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，比較常見的有射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等等?？偟恼f來，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各種各樣的信息進行傳遞。本文以物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)為研究對象，首先介紹了物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)，接下來討論了物聯(lián)網(wǎng)中的射頻識別技術(shù)，最后探討了物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。

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相關(guān)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(zhuǎn)換成電信號，也可以轉(zhuǎn)換成其他形式，然后相關(guān)人員就可以對和物品相關(guān)的信息進行進一步的整理和處理。

物聯(lián)網(wǎng)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(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，傳感器必須具有獨特的編碼。

在物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(shù)也相對比較成熟。

2.物聯(lián)網(wǎng)與 RFID 技術(shù)

RFID射頻識別傳感器技術(shù)來源于雷達技術(shù)，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(fù)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?？?，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(shù)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(shù)層出不窮，傳感器技術(shù)也在不斷的發(fā)展和進步，集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)中的應(yīng)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(shù)，主要包括微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動測試技術(shù)（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(shù)有效的減小了傳感器的誤差，主要依靠的技術(shù)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(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。智能傳感器在對采集的信息進行處理時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)的實際運行狀態(tài)來科學合理的進行調(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(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，所以說智能傳感器的性價比很高。

4.結(jié)語

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。在新的時代背景下，集成化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化是傳感器的未來發(fā)展方向。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，智能傳感器的應(yīng)用將會越來越廣泛。

【參考文獻】

＊[1]錢志鴻,王義君.面向物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)海量傳感器采樣數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)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(wǎng)傳感器節(jié)點設(shè)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(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)傳感器信息的數(shù)據(jù)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(wǎng)傳感器技術(shù)探討[J].電信網(wǎng)技術(shù),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(shù)應(yīng)用

【作者簡介】