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基于物联网的传感技术
http://www.cww.net.cn   2010年8月4日 16:05    RFID商情    
作 者:子丰

1 概述

物联网的端部就是各种各类的传感器,传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将检测感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

1.1传感器发展的三个阶段

(1)个体感知与控制阶段

这个阶段属于早期,传感器一般只对某单个时间进行直接的数据采集、反馈和控制,传感器输出的信号也是非标准的。

(2)群体集散控制系统

在这个阶段,个体自控设备在完成自身控制需求外,再将采集到的信息传递给中心指挥系统,这些基于中央处理器的中心指挥系统与多个分散的个体自控设备,共同组成了具有系统化与群体写作能力特点的控制体系,即集散控制系统。传感器输出标准模拟信号,例如4~20mA电流信号等。

(3)广域网络数据采集、控制体系

个体设备的数据,集散系统的数据都集中到了大型的中央数据平台上。传感器输出标准的通讯Э议,例如ModBusЭ议,可以将数据直接上传到主机。

1.2 传感器的应用及特点

传感器应用广泛。从太空卫星、运载火箭,到民用、军用飞机,到地上建筑物和运动的各种车辆,及水面船舰、水下潜艇都需要传感器。不管民用还是军用,一辆汽车可以用20-30个传感器,一架飞机可用到2000多个传感器。

传感器具体来说有以下特点:

(1)技术复杂,Ô­理不一。依应用环境而变,涉及几乎所有技术领域,跨学科技术很多。MEMS压力传感器涉及材料、半导体技术;生物传感器涉及生物医学技术;而扭矩传感器需要精密机械加工。

(2)同一品种的传感器,因技术和应用不同,不可互相替代,难以做到大规模生产。压力传感器有应变式、压电式、压阻式,电容式甚至光纤式;即是压阻式还有硅材料,陶瓷溅射薄膜、兰宝石等。

(3)形状不同,大小不同,轻重相差较大,因而生产加工工艺截然不同。小的如微纳米技术的压力传感器,比绿豆还小,可以植入人体。大的如大吨位称重传感器,如脸盆大小。磁传感器、光敏传感器归为电子元器件,称重传感器、轴距传感器、电容式压力传感器归为机械或仪表行业。

(4)单价差异很大。热敏电阻做为温度传感器,单价仅有1角钱。同样,工业用红外温度传感器却要2-3万;低精度压力传感器单价1元人民币,高精度压力传感器需要数万元。

(5)企业规模普遍较小,但技术水平不低,人员技术要求高。就某一项单一传感器而言,如果销售到5000万人民币,可以在全国有影响力,如果销售到2亿人民币,在国际上较有影响。因此,传感器企业是一种投资密集、技术密集和人员密集型企业。当然,随着市场规模扩大,这一状况会发生变化。

1.3 无线传感器网络技术

无线传感器网络(wireless sensor network)简称WSN,是一种由大量小型传感器所组成的网络。这些小型传感器一般称作sensor node(传感器节点)或者mote(灰尘)。此种网络中一般也有一个或几个基站(称作sink)用来集中从小型传感器收集的数据。

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