淺談傳感器與物聯網的關系

【摘要】物聯網是新興產業，傳感器是物聯網的基礎，智能傳感器更是物聯網最基礎的產業，其技術水平同時也是影響物聯網應用普及的關鍵因素。傳感器的另一個發展方向就是微型化。

【關鍵詞】物聯網；傳感器；智能傳感器；微型化

當資源、環境等成為經濟發展的“掣肘”時，持久發展，動力何在？加快轉型讓城市的脈動更為清晰、強勁是唯一的選擇。近年來，無錫市把產業轉型升級作為貫徹落實科學發展觀、轉變經濟發展方式的根本舉措，圍繞加快產業發展由投資驅動向創新驅動、生產制造向設計創造、資源依賴向科技依托的“三大轉變”，全市轉變經濟發展方式、調整優化產業結構，產業轉型升級工作初見成效。在新興產業培育上有了新突破，高新技術產業成為結構調整的支撐力量。

物聯網產業就是無錫戰略性新興產業發展的標志。目前，我市物聯網發展取得了顯著成效，一是產業規模不斷壯大，二是應用示范作用有效發揮，三是自主創新能力顯著增強，四是品牌形象日益彰顯。曾榮獲科技部“國家物聯網高新技術產業化基地”。無錫作為建設物聯網及“感知中國”的示范區，成為中國物聯網發展的搖籃和中心，全球物聯網產業、資本和創新資源迅速向無錫集聚。隨著云計算、應用示范等物聯網終端產業的不斷完善，位于產業鏈底層的智能傳感器產業眼下成為此間物聯網產業新寵，據中國研究發展中心數據顯示，自2009年無錫獲批感知中國中心城市，以中科院為代表的國內一流傳感器研發團隊在此成立MEMS公共技術平臺以來，已吸引華潤、美新半導體等千余傳感器企業，成為當地物聯網發展和應用示范的尖端力量。無錫發展傳感器產業具有明顯的產業優勢、技術優勢、平臺優勢、市場優勢、應用優勢和產學研聯合優勢。無錫將是未來幾年全國最大的傳感器創新基地。

物聯網指的是將各種信息傳感設備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與互聯網結合起來形成的一個巨大網絡。其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別、管理和控制。物聯網上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內容和信息格式不同。傳感器獲得的數據具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環境信息，不斷更新數據。在物聯網上的傳感器定時采集的信息通過網絡傳輸。物聯網不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制。

利用多種類型的傳感器和分布廣泛的傳感器網絡，可以實現對某個對象的實時狀態的獲取和特定對象行為的監控，如使用分布在市區的各個噪音探頭監測噪聲污染，通過二氧化碳傳感器監控大氣中二氧化碳的濃度，通過GPS標簽跟蹤車輛位置，通過交通路口的攝像頭捕捉實時交通流程等。同時物聯網基于云計算平臺和智能網絡，可以依據傳感器網絡用獲取的數據進行決策，改變對象的行為進行控制和反饋。例如根據光線的強弱調整路燈的亮度，根據車輛的流量自動調整紅綠燈間隔等。

智能傳感器和核心元器件被稱為物聯網最基礎的產業，其技術水平同時也是影響物聯網應用普及的關鍵因素。目前，隨全球智能產業的不斷升溫，對傳感器的微型化、智能化、低功耗等提出了更高需求，核心傳感器高昂價格也是限制當下物聯網產業大規模推廣的瓶頸之一。

所謂智能傳感器，就是指傳感器在基本的功能之外，具有自動調零、自校準、自標定功能，同時具備邏輯判斷和信息處理能力，能對被測量信號進行信號調理或信號處理。智能傳感器發展主要分為三個階段，即數字化階段、智能化補償和校準階段、智能化應用和網絡階段。

與國外相比，我國智能傳感器的研究主要集中在以下幾方面：

一是采用先進的微電子技術、計算機技術，研究開發出將傳感器和微處理器結合、具有各種功能的單片集成化智能傳感器，這是當前智能傳感器的主要發展方向之一；

二是針對傳感器的材料，利用生物工藝和納米技術，開發分子和原子生物傳感器，這將為以后智能傳感器的發展奠定基礎；

三是整合國內外芯片技術，結合敏感電子元件，研發出混合型集成智能傳感器，這種傳感器精度更高、成本更低、穩定性更好。我國在集成智能傳感器領域已經取得了重大突破，國產傳感器逐步打開了智能傳感器的市場份額。

傳感器的另一個發展方向是微型化。微型傳感器不僅僅指傳感器的體積小、質量輕。就單一的傳感器而言，微傳感器是指尺寸微小的傳感器，如敏感元件的尺寸從微米級到毫米級、甚至達到納米級，主要采用精密加工、微電子以及微機電系統技術，實現傳感器尺寸的縮小；就集成的傳感器而言，微傳感器是指將微小的敏感元件、信號處理器、數據處理裝置封裝在一塊芯片上而形成的集成傳感器；就傳感器系統而言，微傳感器是指傳感系統中不但包括微傳感器，還包括微執行器，可以獨立工作，甚至由多個微傳感器組成傳感器網絡，或者可實現異地聯網。

就市場占有率來講，微型傳感器是目前最為成功并最具實用性的微型機電器件，目前，微型傳感器已在汽車應用和提高員工效率等方面積累了良好的應用經驗。其次，由于微型傳感器具有體積小、功能新、便于大批量生產、單件成本低等優勢，其未來市場前景也非常光明。

去年我國物聯網產業規模已達3650億元，傳感器是其中需求量最大、最基礎的環節。目前，我國在智能傳感器的設計、加工、制造方面與國外差距較大，尤其是高端需求80%以上依賴進口。“物聯網產業對傳感器提出了微型化、高精度、高可靠性、低功耗等更高技術要求”，我國的傳感器必須在國產化、應用和技術上實現突破，才能實現物聯網產業提速發展。

作者簡介：繆彩琴（1966—），女，江蘇宜興人，學士，高級教師，現供職于無錫機電高等職業技術學校，研究方向：電子技術。