浅谈传感器与物联网的关系

浅谈传感器与物联网的关系

【摘要】物联网是新兴产业，传感器是物联网的基础，智能传感器更是物联网最基础的产业，其技术水平同时也是影响物联网应用普及的关键因素。传感器的另一个发展方向就是微型化。

【关键词】物联网；传感器；智能传感器；微型化

当资源、环境等成为经济发展的“掣肘”时，持久发展，动力何在？加快转型让城市的脉动更为清晰、强劲是唯一的选择。近年来，无锡市把产业转型升级作为贯彻落实科学发展观、转变经济发展方式的根本举措，围绕加快产业发展由投资驱动向创新驱动、生产制造向设计创造、资源依赖向科技依托的“三大转变”，全市转变经济发展方式、调整优化产业结构，产业转型升级工作初见成效。在新兴产业培育上有了新突破，高新技术产业成为结构调整的支撑力量。

物联网产业就是无锡战略性新兴产业发展的标志。目前，我市物联网发展取得了显著成效，一是产业规模不断壮大，二是应用示范作用有效发挥，三是自主创新能力显著增强，四是品牌形象日益彰显。曾荣获科技部“国家物联网高新技术产业化基地”。无锡作为建设物联网及“感知中国”的示范区，成为中国物联网发展的摇篮和中心，全球物联网产业、资本和创新资源迅速向无锡集聚。随着云计算、应用示范等物联网终端产业的不断完善，位于产业链底层的智能传感器产业眼下成为此间物联网产业新宠，据中国研究发展中心数据显示，自2009年无锡获批感知中国中心城市，以中科院为代表的国内一流传感器研发团队在此成立MEMS公共技术平台以来，已吸引华润、美新半导体等千余传感器企业，成为当地物联网发展和应用示范的尖端力量。无锡发展传感器产业具有明显的产业优势、技术优势、平台优势、市场优势、应用优势和产学研联合优势。无锡将是未来几年全国最大的传感器创新基地。

物联网指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等各种装置与互联网结合起来形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别、管理和控制。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。在物联网上的传感器定时采集的信息通过网络传输。物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。

利用多种类型的传感器和分布广泛的传感器网络，可以实现对某个对象的实时状态的获取和特定对象行为的监控，如使用分布在市区的各个噪音探头监测噪声污染，通过二氧化碳传感器监控大气中二氧化碳的浓度，通过GPS标签跟踪车辆位置，通过交通路口的摄像头捕捉实时交通流程等。同时物联网基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器网络用获取的数据进行决策，改变对象的行为进行控制和反馈。例如根据光线的强弱调整路灯的亮度，根据车辆的流量自动调

整红绿灯间隔等。

智能传感器和核心元器件被称为物联网最基础的产业，其技术水平同时也是影响物联网应用普及的关键因素。目前，随全球智能产业的不断升温，对传感器的微型化、智能化、低功耗等提出了更高需求，核心传感器高昂价格也是限制当下物联网产业大规模推广的瓶颈之一。

所谓智能传感器，就是指传感器在基本的功能之外，具有自动调零、自校准、自标定功能，同时具备逻辑判断和信息处理能力，能对被测量信号进行信号调理或信号处理。智能传感器发展主要分为三个阶段，即数字化阶段、智能化补偿和校准阶段、智能化应用和网络阶段。

与国外相比，我国智能传感器的研究主要集中在以下几方面：

一是采用先进的微电子技术、计算机技术，研究开发出将传感器和微处理器结合、具有各种功能的单片集成化智能传感器，这是当前智能传感器的主要发展方向之一；

二是针对传感器的材料，利用生物工艺和纳米技术，开发分子和原子生物传感器，这将为以后智能传感器的发展奠定基础；

三是整合国内外芯片技术，结合敏感电子元件，研发出混合型集成智能传感器，这种传感器精度更高、成本更低、稳定性更好。我国在集成智能传感器领域已经取得了重大突破，国产传感器逐步打开了智能传感器的市场份额。

传感器的另一个发展方向是微型化。微型传感器不仅仅指传感器的体积小、质量轻。就单一的传感器而言，微传感器是指尺寸微小的传感器，如敏感元件的尺寸从微米级到毫米级、甚至达到纳米级，主要采用精密加工、微电子以及微机电系统技术，实现传感器尺寸的缩小；就集成的传感器而言，微传感器是指将微小的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上而形成的集成传感器；就传感器系统而言，微传感器是指传感系统中不但包括微传感器，还包括微执行器，可以独立工作，甚至由多个微传感器组成传感器网络，或者可实现异地联网。

就市场占有率来讲，微型传感器是目前最为成功并最具实用性的微型机电器件，目前，微型传感器已在汽车应用和提高员工效率等方面积累了良好的应用经验。其次，由于微型传感器具有体积小、功能新、便于大批量生产、单件成本低等优势，其未来市场前景也非常光明。

去年我国物联网产业规模已达3650亿元，传感器是其中需求量最大、最基础的环节。目前，我国在智能传感器的设计、加工、制造方面与国外差距较大，尤其是高端需求80%以上依赖进口。“物联网产业对传感器提出了微型化、高精度、高可靠性、低功耗等更高技术要求”，我国的传感器必须在国产化、应用和技术上实现突破，才能实现物联网产业提速发展。