物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和傳感器至今聯(lián)系有多深

傳感器的主要用途是從周?chē)h(huán)境中收集數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的“物”以及傳感器構(gòu)成前端。這些都是經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換和處理后直接或間接連接到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的。隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展，對(duì)傳感器的需求也在不斷增長(zhǎng)。有多種傳感器可用。但對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，選擇合適的傳感器和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)也非常重要。

在物聯(lián)網(wǎng)（IOT）生態(tài)系統(tǒng)中，有兩件事非常重要：互聯(lián)網(wǎng)和傳感器類(lèi)的執(zhí)行器等物理設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的底層由傳感器連接和信息采集網(wǎng)絡(luò)組成。該層是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的重要組成部分，與下一層即網(wǎng)關(guān)層和網(wǎng)絡(luò)層建立網(wǎng)絡(luò)連接。但所有的傳感器都不一樣，不同的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要不同類(lèi)型的傳感器。例如，數(shù)字傳感器可以使用串行外圍接口（SPI）總線輕松地直接與微控制器接口。然而，對(duì)于模擬傳感器，ADC或Sigma-Delta調(diào)制器可用于將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SPI輸出。

（一）幾種常見(jiàn)的物聯(lián)網(wǎng)傳感器

1.溫度傳感器

這些裝置測(cè)量物體或周?chē)鷧^(qū)域產(chǎn)生的熱量。它們可用于空調(diào)、冰箱和類(lèi)似的環(huán)境控制設(shè)備。它們也被用于制造業(yè)、農(nóng)業(yè)和健康工業(yè)。

從制造業(yè)到農(nóng)業(yè)，溫度傳感器幾乎可以應(yīng)用于各種物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。在制造業(yè)中，傳感器被用來(lái)監(jiān)測(cè)機(jī)器的溫度。在農(nóng)業(yè)中，這些可以用來(lái)監(jiān)測(cè)土壤、水和植物的溫度。

溫度傳感器包括熱電偶、熱敏電阻、電阻式溫度檢測(cè)器和集成電路。

2.濕度傳感器

空氣中的水汽或濕度會(huì)影響人體的舒適度和許多工業(yè)過(guò)程。因此，監(jiān)測(cè)濕度水平是很重要的。最常用的濕度測(cè)量單位是相對(duì)濕度（RH）、露點(diǎn)/霜點(diǎn)（D/FPT）和百萬(wàn)分率（PPM）。

3.運(yùn)動(dòng)傳感器

運(yùn)動(dòng)傳感器不僅用于安全目的，還用于自動(dòng)門(mén)控制、自動(dòng)停車(chē)系統(tǒng)、自動(dòng)水槽、干手機(jī)、能量管理系統(tǒng)等。您可以在物聯(lián)網(wǎng)中使用這些傳感器，也可以通過(guò)智能手機(jī)或計(jì)算機(jī)。Hc-sr501被動(dòng)紅外（PIR）傳感器是一種受歡迎的業(yè)余運(yùn)動(dòng)傳感器。

4.氣體傳感器

這些傳感器用于檢測(cè)有毒氣體。最常用的傳感技術(shù)是電化學(xué)、光電離和半導(dǎo)體。隨著技術(shù)的發(fā)展和新規(guī)范的引入，大量的氣體傳感器可以用來(lái)幫助擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中部署的有線和無(wú)線連接。

5.煙霧傳感器

煙霧探測(cè)器在家庭和工業(yè)中使用已久。隨著物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，其應(yīng)用變得更加方便和用戶友好。此外，在煙霧探測(cè)器上添加無(wú)線連接可以實(shí)現(xiàn)附加功能，提高安全性和便利性。

6.壓力傳感器

這些傳感器被用于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)由壓力信號(hào)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)和設(shè)備。當(dāng)壓力范圍超過(guò)閾值時(shí)，設(shè)備會(huì)提醒用戶需要解決的問(wèn)題。壓力傳感器也用于智能車(chē)輛和飛機(jī)，分別確定力和高度。在車(chē)輛中，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）用于在胎壓過(guò)低和可能出現(xiàn)不安全駕駛情況時(shí)提醒駕駛員。

7.影像傳感器

這些傳感器可用于數(shù)碼相機(jī)、醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)、夜視設(shè)備、熱成像設(shè)備、雷達(dá)、聲納、媒體室和生物測(cè)定系統(tǒng)。在零售業(yè)中，這些傳感器用于監(jiān)控通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)商店的客戶。在辦公室和企業(yè)建筑中，它們被用于通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)員工和活動(dòng)。

8.加速度傳感器

這些傳感器用于智能手機(jī)、車(chē)輛、飛機(jī)和其他應(yīng)用中，以檢測(cè)物體的方向、震動(dòng)、敲擊、傾斜、移動(dòng)、定位、碰撞或振動(dòng)。不同類(lèi)型的加速度計(jì)包括霍爾效應(yīng)加速度計(jì)、電容式加速度計(jì)和壓電式加速度計(jì)。

9.紅外傳感器

這些傳感器可以測(cè)量物體發(fā)出的熱量。它們被用于各種物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目，包括用于監(jiān)測(cè)血流和血壓的醫(yī)療保健、用于遙控和其他功能的智能手機(jī)、用于檢測(cè)光線的可穿戴設(shè)備、用于監(jiān)測(cè)車(chē)輛溫度的溫度計(jì)和盲點(diǎn)檢測(cè)。

10.接近傳感器

這些傳感器可以在沒(méi)有任何物理接觸的情況下檢測(cè)到附近物體的存在或不存在。傳感器有電容式、光電式、超聲波式和磁性傳感器等。主要用于對(duì)象計(jì)數(shù)器、過(guò)程監(jiān)控。

在一個(gè)典型的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，傳感器可以收集信息并將其路由到控制中心，在控制中心做出決策，并根據(jù)感測(cè)到的輸入向執(zhí)行器發(fā)送相應(yīng)的命令。

（二） 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議與其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接并提供數(shù)據(jù)。因此，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的兩個(gè)主要部門(mén)是后端網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)以及前端傳感器和執(zhí)行器。

大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)都依賴傳感器。有許多物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可用，但最突出的兩個(gè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是工業(yè)和消費(fèi)者。兩個(gè)平臺(tái)的應(yīng)用和需求略有不同。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)必須穩(wěn)定、可靠、安全，因?yàn)槠脚_(tái)故障可能會(huì)耗費(fèi)數(shù)百萬(wàn)美元甚至生命。另一方面，消費(fèi)類(lèi)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的故障可能只會(huì)給您帶來(lái)不便。然而，在為應(yīng)用程序選擇一個(gè)好的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)時(shí)，需要考慮一些常見(jiàn)的參數(shù)。這些參數(shù)中的一些包括可靠性、穩(wěn)定性、靈活性、安全支持、定價(jià)模型、移動(dòng)/ Web應(yīng)用支持、處理各種連接產(chǎn)品的能力、在電源或網(wǎng)絡(luò)連接失敗的情況下的數(shù)據(jù)保持或備份、以及啟動(dòng)速度和時(shí)間的產(chǎn)品。

（三） 精確傳感器的重要性

想象一下你是一個(gè)酒吧老板，正在測(cè)量從水龍頭里流出的啤酒量。一種方法是將傳感器安裝在從啤酒桶到水龍頭的管路上。傳感器內(nèi)部可能有一個(gè)葉輪。當(dāng)啤酒流經(jīng)傳感器時(shí)，它會(huì)使葉輪旋轉(zhuǎn)，就像氣象站的螺旋槳一樣。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它向計(jì)算機(jī)發(fā)送一系列的電脈沖。計(jì)算機(jī)將解釋脈沖以確定啤酒的流量。聽(tīng)起來(lái)很簡(jiǎn)單，不是嗎？這就是傳感器變得有趣的地方。如果你回顧上述描述，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的測(cè)量從來(lái)沒(méi)有直接測(cè)量過(guò)流經(jīng)傳感器的啤酒量。這樣的測(cè)量只能解釋傳感器從一系列的電脈沖。這意味著你必須首先弄清楚如何解釋傳感器，這就是校準(zhǔn)。

為了校準(zhǔn)傳感器，必須采用測(cè)量方案使用已知容量的容器，例如品脫杯。然后，必須在各種條件下填充容器，以確定電脈沖信號(hào)的外觀。例如，當(dāng)?shù)谝淮蔚钩鲆粋€(gè)新桶時(shí)，氣泡往往更多。與從啤酒中間倒出的氣泡（啤酒）相比，氣泡的讀數(shù)是不同的。只有通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)和大量的據(jù)，測(cè)得的數(shù)據(jù)才是可信的、可解釋的，這些數(shù)據(jù)才能確定已經(jīng)倒了多少啤酒。

一旦知道相關(guān)性，就可以制定協(xié)議，以始終確保傳感器讀取正確。這稱(chēng)為校準(zhǔn)。知名制造商將提供完全校準(zhǔn)的設(shè)備以及如何重新校準(zhǔn)以驗(yàn)證傳感器精度的說(shuō)明。感測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，因?yàn)槟鷮⒏鶕?jù)數(shù)據(jù)的后續(xù)分析做出關(guān)鍵任務(wù)決策，如果數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，這些決策將毫無(wú)價(jià)值。這就是物聯(lián)網(wǎng)中傳感器的作用。整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的有效性取決于傳感器采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。