传感器技术前言重点.pdf

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1、传感器技术前言 传感器技术是测量技术、半导体技术、计算机技术、信息处理技术、微电子 学、光学、声学、精密机械、仿生学和材料科学等众多学科相互交叉的综合性和 高新技术密集型前沿技术之一， 是现代新技术革命和信息社会的重要基础，是自 动检测和自动控制技术不可缺少的重要组成部分。目前，传感器技术已成为我国 国民经济不可或缺的支柱产业的一部分。传感器在工业部门的应用普及率己被国 际社会作为衡量一个国家智能化、数字化、网络化的重要标志。 传感器技术是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先 锋，也是当代科学技术发展的一个重要标志，它与通信技术、 计算机技术构成信 息产业的三大支柱之一。 如

2、果说计算机是人类大脑的扩展，那么传感器就是人类 五官的延伸， 当集成电路、 计算机技术飞速发展时， 人们才逐步认识信息摄取装 置传感器没有跟上信息技术的发展而惊呼“大脑发达、五官不灵”。 从八十 年代起，逐步在世界范围内掀起了一股“传感器热”。美国早在 80 年代就声称 世界已进入传感器时代， 日本则把传感器技术列为十大技术之创立。日本工商界 人士声称“支配了传感器技术就能够支配新时代”。世界技术发达国家对开发传 感器技术部十分重视。美、日、英、法、德和独联体等国都把传感器技术列为国 家重点开发关键技术之一。美国国家长期安全和经济繁荣至关重要的22 项技术 中有项与传感器信息处理技术直接相关。

3、关于保护美国武器系统质量优势至关 重要的关键技术， 其中项为无源传感器。 美国空军 2000年举出 15 项有助于提 高 21 世纪空军能力关键技术，传感器技术名列第二。日本对开发和利用传感器 技术相当重视并列为国家重点发展大核心技术之一。日本科学技术厅制定的 90 年代重点科研项目中有70 个重点课题，其中有18 项是与传感器技术密切相 关。美国早在 80 年代初就成立了国家技术小组（BTG ） ，帮助政府组织和领导各 大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。 美国国防部将传感器技术视为今年20 项关键技术之一，日本把传 感器技术与计算机、通信、激光半导体、超导并列为大核心枝术，德国视军

4、用 传感器为优先发展技术， 英、法等国对传感器的开发投资逐年升级，原苏联军事 航天计划中的第五条列有传感器技术。 正是由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展十分迅速， 在 近十几年来其产量及市场需求年增长率均在10以上。目前世界上从事传感器 研制生产单位已增到5000 余家。美国、欧洲、俄罗斯各自从事传感器研究和生 产厂家 1000 余家，日本有 800 余家。 物联网的英文名称为 “The Internet of Things” , 简称：IOT。物联网通过传感 器、射频识别技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动 的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、

5、位置等各种需要的 信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品 和过程的智能化感知、识别和管理。 以移动技术为代表的普适计算、 泛在网络被称为继计算机技术、 互联网技术 之后信息技术的第三次革命。 而物联网通过智能感知、 识别技术与普适计算、 泛 在网络的融合应用， 被称为继计算机、 互联网之后世界信息产业发展的第三次浪 潮。与其说物联网是网络， 不如说物联网是业务和应用，物联网也被视为互联网 的应用拓展。因此应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0 是物联网发展的灵魂。 由“物联网”名称可见， 物联网就是“物物相连的互联网”。 这有两层意思： 第一，

6、物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础之上的延伸和扩展的 一种网络； 第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换 和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别(RFID) 装置、红外感应器、全球 定位系统、 激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议， 把任何物品与互联网相 连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一 种网络。 OT 的应用其实不仅仅是一个概念而已，它已经在很多领域有运用，只是并没有形成大规模 运用。常见的运用案例有： 一：物联网传感器产品已率先在上海浦东国际机场防入侵系统中得到应用。 机场防入侵 系统铺设了3 万多个传感节点，覆盖

7、了地面、栅栏和低空探测，可以防止人员的翻越、偷 渡、恐怖袭击等攻击性入侵。而就在不久之前，上海世博会也与无锡传感网中心签下订单， 购买防入侵微纳传感网1500 万元产品。 二：ZigBee 路灯控制系统点亮济南园博园。ZigBee 无线路灯照明节能环保技术的应用 是此次园博园中的一大亮点。园区所有的功能性照明都采用了ZigBee 无线技术达成的无线 路灯控制 三：智能交通系统(ITS) 是利用现代信息技术为核心，利用先进的通讯、计算机、自动控制、传感器技术，实现 对交通的实时控制与指挥管理。交通信息采集被认为是ITS 的关键子系统，是发展ITS 的 基础， 成为交通智能化的前提。无论是交通控制

8、还是交通违章管理系统，都涉及交通动态信 息的采集，交通动态信息采集也就成为交通智能化的首要任务 随着科学技术的进步， 很多新名词应接不暇的闯入了我们的眼帘，在我们刚刚学 会利用电子商务在网上购买产品时，物联网又出现了， 于是抓紧时间补课， 以免 成为 out 一族。其实物联网并没有你想象得那么难以理解，以下是几个物联网应 用案例，可谓您身边的 物联网应用案例 ，浅显易懂，相信对您一定会有所帮助。 物联网应用案例之研华科技节能及电力监控系统助力大学实现智能电力管 理 台湾的一所大学正在经历戏剧性的用电量增加，主要是因为校园里越来越多 的校舍和学生人数。旨在分析其功率消耗，提高他们52 个建筑物的

9、能源效率， 这个大学要建立一个采用基于网络硬件和软件的能源管理系统。考虑到这些目 标，他们采用了研华科技提供节省能源的方案。可谓一则非常好的物联网应用案 例。 他们要创建一个纵横52 座校园建筑物的能源管理系统， 以监察和改善功耗 管理，保证高效的能源使用。 这种能力可以监测每一栋建筑内的实时能耗，还可 以预测电力需求，调整电力消耗，并改善电源管理。利用其网络的功能优势，创 建一个能耗调查系统和一个实时显示系统，用以显示在每个建筑内的用电情况， 以在整个校园内推动和倡导节能。 电源监控计算机工作站使用webaccess中人机界面收集数据并显示状态， 这 个系统用于分析和比较数据，然后采取适当措

10、施，以减少电力消耗和节约能源。 为了确保没有网络连接时数据不会丢失，bemg-4110数据采集器被连接到数字万 用表，这样，数据就可以临时存储在本地计算机上，并在网络恢复时上传，以 确保数据的完整性。 这所大学使用 webaccess和 bemg-4110数据采集器来创建基 于 web的电力监控管理系统。它不仅有助于大学的工作人员和学生节约能源， 而且还促进了节能和高效用能概念的推广。 物联网应用案例之朝阳物联网示范园试点无人驾公交 朝阳区物联网应用案例朝阳区将修建一座占地4 平方公里的物联网应用服 务产业园。 无人驾驶节能公交车、 手机刷卡付费等生活方式将在园区内实现。朝 阳区信息办相关负责

11、人表示， 作为国内首个物联网示范园区， 一期工程将在未来 3 年内建成。 据市场调查资料显示， 朝阳区一座占地 4 平方公里的物联网产业示范园已经 进入规划阶段。 这座物联网产业园区位于东五环外，朝阳区已初步为其选定建设 用地，将采取“政企共建”的模式，将能够嵌入物联网的所有高科技产品在园内 投入使用，初步划分为商业区域、企业区域、生活区域以及公共区域。 朝阳区的物联网应用案例使我们对物联网的含义有了一个基本的认识，“所 谓物联网，通俗地说是将生活中的每个物件安装芯片，再通过无线系统综合联系 起来，通过一个终端就能控制包括家中和户外所有设备。”该负责人表示，目前 物联网技术中包括芯片嵌入、 远

12、程指令等很多内容已能够应用，关键是将这些内 容在一个有限的空间内进行整合，实现综合应用，朝阳区物联网示范园的兴建， 正是为这种综合应用提供实验场所。 据介绍，朝阳区物联网示范园最大的看点应该是无人驾驶的公交系统，市民 在园区乘坐无人驾驶的节能环保公交车，经过十字路口的时候， 红绿灯也能够自 动感应到公交车驶近，从而迅速变灯。 物联网应用案例之东莞实现空余车位预约服务 在交通领域，除了人们熟知的视频监控、gps 定位外，物联网与手机技术的 结合还将带来更多方便。“你看这个车位上装了无线传感器，车辆只要停在这里， 系统就能感知，并把信息通过专门的客服电话或手机客户端，传递给用户”，中 国电信人士一

13、边现场演示一边介绍，在东莞等地已经实现了这种应用，人们出门 前可提前了解哪里有空余车位， 甚至获得预约服务。 实现这种功能的小小一个传 感器由于是无线的， 安装起来并不麻烦， 而且除了车位信息， 也能告诉用户究竟 停了多长时间车，以精确收费。 物联网应用案例之手机移动支付空调、窗帘和电视机开关 中国电信手机移动支付， 也是论坛上一项引人注目的应用。目前在南京等市 刷天翼手机可以坐公交、 地铁，今后还会引发新型的消费和应用模式，通过手机 可控制家电这种智能家居也开始进入人们生活。在现场看到了根据广东已投入应 用的智能化住宅制作的模型， 手机上就可以打开空调、 窗帘和电视机开关， 没人 时就可以设置离家模式， 开启安防状态，手机里同时能看到家里情况的实时视频。 通过以上物联网应用案例，我们总结物联网(iot ，internetofthings)即把 所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管 理; 是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。2005年，在 突尼斯举行的信息社会世界峰会(wsis) 上，国际电信联盟 (itu)发布了 itu 互 联网报告 2005：物联网，正式提出了“物联网”的概念。世界上所有的物体 从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行信息交换。