物联网应用的智能传感器技术趋势

物联网应用的智能传感器技术趋势：

物联网的快速增长和普及推动了对智能传感器的强劲需求。

物联网应用场景有很多，如下：

智能穿戴：在许多可穿戴设备中，传感器是设备的价值主张。

虚拟增强和混合现实（VR/AR/MR）设备依靠全套传感器使用户能够与周围环境进行交互，而虚拟内容需要一组传感器来实现人与环境的交互。例如运动传感器、生物传感器和环境传感器。

智能可穿戴设备包括五个模块：处理器和内存、电源、无线通信、传感器和执行器。其中，传感器是五个模块的创新要素。由于传感器技术的进步，可穿戴设备现在可以实现更准确的数据监控。

智能家居：智能家居以住宅为基础，集安防监控、家电控制、灯光控制、背景音乐、语音控制于一体。可联动集中管理，提供更加方便、舒适、安全、节能的家庭生活环境。智能家居系统由传感器、执行器、控制中心、通信网络等组成，通过各类传感器获取室内环境的各种数据。家庭中使用的传感器包括温度传感器、图像传感器、光电传感器和空气传感器。

智慧城市：智慧城市是使用信息和通信技术 (ICT) 框架来改善城市管理和鼓励经济增长的城市。ICT 与互联网络 (IoT) 交互，后者可以接收、分析和传输有关当前状况和事件的数据。物联网包括任何可以使城市更高效或更易于访问的设备，包括手机、智能车辆、安全摄像头和嵌入道路的传感器。

智慧城市的主要特征是物理和技术基础设施、环境监测和响应能力以及为市民提供的智能服务。首先是技术基础，其中包括通过高速通信网络连接的大量智能手机和传感器。第二层由特定于应用程序的工具组成，这些工具需要正确的工具将原始数据转换为警报、洞察力和行动。第三层是城市、企业和公众的利用。在智慧城市中，传感器、摄像头、无线设备和数据中心网络构成了关键基础设施。其中，传感器是城市景观中隐藏但无处不在的组成部分，是任何智能控制系统的重要组成部分。

传感器网络包括声学、激光雷达、雷达、3D 摄像头传感器、环境传感器、流量传感器、气体传感器以及湿度和温度传感器。集成传感器系统促进与应用程序和集中式平台的无缝互连。为特定目的而构建的传感器网络可以支持其他几个连接的应用程序，例如环境监测和公共安全，而这种集中式网络将有助于减少重复投资成本并消除对多个单独的复杂网络的需求。

智能交通：智能交通是利用各种智能技术和设备，推动交通数字化、网络化、智能化。其中，网络化对于智能交通的发展至关重要。物联网的使用可以使交通的各个环节和环节顺利联网，不仅可以有效加强交通监管，提升交通服务，还可以进一步完善现有的交通业态。智能交通系统（ITS）在城市交通中的应用体现在微观的交通信息采集、交通控制、引导等方面。它通过提高交通信息的有效利用和管理来提高交通系统的效率，主要是通过信息采集输入、策略控制、子系统与其他子系统之间的输出执行、数据传输和通信。信息采集子系统通过传感器采集车辆和道路信息，策略控制子系统利用计算方法根据设定目标计算比较好解，并输出控制信号给执行子系统，引导和控制车辆通行，达到预设目标。

智能电网：智能电网是通过信息技术实现能源资源开发、转换发电、输配电、供电、售电和用电，以节约用电为目标的电网系统。智能电网的好处在于减少二氧化碳排放、节约能源和减少停电，而建设智能电网所需的投资主要用于电力设施的终端配电系统和终端信息系统，其中很大一部分是上面投资了传感器网络。

传感器网络的建设是智能电网改造的重要组成部分，关键是将传感器引入各级电网的层次结构中。感知层、网络层、WSN和应用层是智能电网的三层。其中，感知层包括二维码标签和阅读器、RFID标签和阅读器、摄像头、各种传感器和传感器网络。WSN感知层的功能是感知和识别物体，收集和捕获信息。智能建筑：智能建筑不同于智能家居，特指办公楼、商场、酒店等非住宅建筑。这些建筑物中的设备连接到传感器，这些传感器可以提供能源消耗信息并自动做出优化运营的决策。一系列联网传感器收集环境信息，以及有关建筑运营和使用的数据。

这些信息既可以在边缘处理，也可以发送到在本地或云端运行的BMS 系统。然后，此信息用于触发自动操作，以调整 HVAC 系统、照明系统和建筑物中的许多其他设备。通过在具有传感器、执行器和控制器的不同子系统之间建立交叉连接，建筑物可以变得智能。

智能农业：智能农业，也称为精细农业，以比较大限度地提高产量。通过部署传感器和测绘领域，农业工作者开始从微观角度了解农作物的生长过程，科学地节约资源，减少对环境的影响。许多传感技术用于精细农业，它们提供的数据有助于监测和优化作物并适应不断变化的环境因素。这些包括位置传感器、光学传感器、电化学传感器、机械传感器、土壤湿度传感器和气流传感器。

智慧医疗：医用传感器常用于昂贵的医疗器械中，因此医用电子传感器是一种高价值类型的传感器。医用传感器按其工作原理和应用形式分类。按工作原理分为物理传感器、化学传感器、生物传感器、生物电极传感器。按应用形式分为植入式传感器、临时植入式传感器、体外传感器、外接设备用传感器、可食用传感器。

随着材料技术和电子技术的发展，柔性基体材料以其柔韧性、可弯曲性、延展性、耐磨性等优势逐渐进入医疗市场。柔性传感器具有柔性基体材料的优点，对人体适应性强，对可穿戴设备和植入设备都有很好的适应性。柔性传感器可用于智能创可贴、智能绷带、柔性血氧仪和柔性可穿戴离子湿度传感器。

环境监测：传感器技术在环境检测中的应用体现在两个方面：与检测材料中的污染物发生物理或化学反应，判断检测材料中是否存在污染物。化学信号被转换成电信号。传感器技术的应用提高了环境检测结果的可靠性。根据检测方法的不同，传感器技术可分为光学传感器和电化学传感器。不同的反应机制可分为生物传感器和免疫传感器。不同的检测对象可分为液体传感器和气体传感器。

生物传感器的基本原理是利用功能基因、抗体等生物材料作为敏感材料，利用信号采集装置采集生化信息，并将生化信息转化为电信号进行分析。随着生物传感器技术的不断发展，敏感材料和传感器元件越来越多，有助于准确识别环境中更多的污染物。与传统传感器相比，生物传感器选择性更强、操作更简单、测试更快、结果更准确。生物传感器技术多用于大气环境检测，包括二氧化硫检测、二氧化氮检测、重金属离子检测、农药残留检测等。

智能制造：智能传感在制造过程中的典型应用之一体现在广泛应用于机械制造行业的数控机床上。现代数控机床在检测位移、位置、速度、压力等方面配备了高性能传感器，可实时监控加工状态、刀具状态、磨损、能耗等，实现灵活的误差补偿和自更正。实现智能数控机床的发展趋势。此外，采用基于视觉传感器的视觉监控技术，使数控机床的智能监控更加便捷。

智能传感在汽车制造行业有很多应用。以基于光学传感的机器视觉为例，在工业领域的主要应用是视觉测量、视觉引导和视觉检测。在汽车制造行业，视觉测量技术可以通过测量产品的关键尺寸、表面质量、装配效果来确保工厂的产品合格。视觉引导技术通过引导机器完成自动搬运，可以显着提高自动化搬运、比较好匹配装配和精确制孔。制造效率和车身装配质量。

视觉检测技术可以监控车身制造过程的稳定性，可以用来保证产品的完整性和可追溯性，有利于降低成本。装备行业的传感器多用于设备运维和健康管理。搭载航空发动机的智能传感器使控制系统具备故障自诊断和故障处理能力，提高了系统应对复杂环境和精细控制的能力。在工业电子领域，生产、搬运、检测、维护都涉及智能传感器，如机械臂、AGV导航车、AOI检测等设备。

在消费电子和医疗电子领域，智能传感器的应用更加多样化。例如，智能手机中比较常见的智能传感器包括距离传感器、光线传感器、重力传感器、图像传感器、三轴陀螺仪、电子罗盘等。可穿戴设备基本的功能是通过传感器实现运动感应，通常内置MEMS加速度计、心率传感器、脉搏传感器、陀螺仪、MEMS麦克风等传感器。智能家居涉及位置传感器、接近传感器、液位传感器、流量和速度控制等技术。