物联网发展的基石——传感器

传感器（ransducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，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。
物联网和传感器是相辅相成的。传感器类似于人的眼睛、耳朵和嘴巴，但又不仅仅像人类感官那么简单，传感器可以收集很多有用的信息。可以说，这些传感器是整个物联网系统运行的基础，正是它，物联网系统才有内容传递给“大脑”。
过去，传感器更多的应用于工业中，随着时间的推移，物联网应用于很多行业中（智慧农业、智慧城市、智慧医疗等），传感器也已经慢慢走进我们的生活。物联网的发展将引领我们进入一个被传感器包围的智能世界。

传感器是物联网发展的基础

工信部在6月6号发放5G正式商用牌照，5G的到来似乎将物联网推到了一个风口处。小米创始人雷军曾说：“站在风口处，猪也能飞起来，长出一个小翅膀，就能飞得更高”。物联网的小翅膀是什么呢，大家有不同的答案，而传感器无疑是最重要的一项。

在物联网层结构图中，可以看出物联网由感知层、网络层、支撑层和应用层四部分组成。俗话说，下层基础决定上层建筑。作为物联网感知层的重要组成部分之一，作为整个物联网的基础，传感器重要性是不言而喻的。

物联网系统中的海量数据信息来源于终端设备，而终端设备数据来源于传感器，传感器赋予了万物“感官”功能，如人类依靠视觉、听觉、嗅觉、触觉感知周围环境，同样物体通过各种传感器也能感知周围环境。而且比人类的感知更准确、感知范围更广。例如人类无法通过触觉准确感知某物体具体温度值，不能辨别细微的温度变化，但传感器可以。可以说传感器就是“万物互联”时代物体与物体之间交流的“语言”。

传感器在物联网产业中的作用

物联网是一个由各种信息传感设备和互联网相结合形成的庞大网络，是互联网升级和信息时代的核心。物联网的发展需要智能感知、识别和通讯等技术支撑，感知的关键是传感器和相关技术。可以毫不夸张地说，如果没有传感器的发展，物联网就不会繁荣。随着物联网（IoT）的发展，传感器行业也将迎来爆发。传感器在物联网收集数据中不可或缺，并发挥着至关重要的作用。

随着世界开始进入快速增长的信息时代，收集和处理信息时要首先要解决的问题是获得可靠和准确的信息。传感器是获取信息的主要手段。例如，在工业4.0时代，传感器被用来监视和控制生产过程的参数，以保持设备正常运行；而在智能家居领域，传感器是用户和家庭用品（灯、电视、冰箱，等）互动的基础；在无人驾驶中，需要通过传感器收集和处理交通和环境数据，以便在路上安全驾驶。可以说，未来物联网的市场牵动着传感器市场。

传感器发展历程

物联网自提出距今已有二十多年，但传感器部署规模尚未普及，导致物理层不足，数据不足，源头上制约了产业发展。传感器部署作为物联网基础设施，几年前就有国家提出了万亿传感器革命，旨在促进每年在社会基础设施和公共服务中每年使用1万亿个传感器，并预计在2030年将有100万亿传感器嵌入到各种场所。

传感器行业发展始于 20 世纪 50 年代，经历了多年的发展，大体可分三个阶段：

第一阶段是 20 世纪 50 年代伊始，结构型传感器出现，它利用结构参量变化来感受 和转化信号。

第二阶段是 20 世纪 70 年代开始，固体型传感器逐渐发展起来，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料 等固体元件构成，是利用材料某些特性制成。如：利用热电 效应、霍尔效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器等。

第三阶段是 20 世纪末开始，智能型传感器出现并快速发展。它是微型计算机技术与检测技术相结合的产物，具有信息采集、处理、交换、存储功能， 同时也具有人工智能的特性。

在物联网这个智能感知时代，智能传感器是实现物联网的关键技术之一，在很多物联网应用场景中都采用人工智能传感器，它在工业、农业、医疗、交通等领域发挥巨大作用，在未来的传感器市场上，智能传感器的比重会越来越大

物联网时代对传感器的发展要求

传感器诞生至今，已有百年历史，在移动互联网时代，手机的普及促进了传感器的极大发展，但也决定了很多类型的传感器是专为手机而设计的。物联网时代的“物”在对传感和连接的需求上与手机有很大的差别，所以也对传感技术提出了更高的要求。总结来说，传感器在朝着高精度、微型化、低功耗、仿生化、智能化等方向进化。

• 高精度
  如果传感器收集的数据信息错误，则相当于从源头上出错，所有后续数据的传输、分析和应用都失去了意义，因此传感器的精确度和质量是极其重要的。想象一下，想象一下，如果一辆智能联网汽车传感器的精度和质量不达标，这就意味着在意外情况发生的那几毫秒内系统无法做出正确决策，从而严重影响驾驶员的安全。

• 微型化
  微型传感器是基于半导体集成电路技术发展的MEMS（microelectro-mechanicalsystems微电子机械系统）技术，利用微机械加工技术将微米级的敏感组件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上，具有体积小、成本低、便于集成等明显优势，并可以提高系统测试精度。随着微电子加工技术特别是纳米加工技术的进一步发展，传感器技术还将从微型传感器进化到纳米传感器。随着以智能手机为中心的移动设备向多功能、高性能化发展，要求电路板内的部件数量更多、体积更小。因此，传感器正在逐渐采用集成化技术，以实现高性能化和微型化。微型传感器的研制和应用将越来越受到各个领域的青睐。

• 低功耗
  手机上的微信、视频和游戏都消耗电量很快，我们也已经习惯了每天充电。但你能想象烟雾报警器、智能摄像头等互联设备也需要天天调换电池会是怎样一种蹩脚的情景吗？与收集不同，许多物联网设备位于人们不经常接触的区域，因此对功耗的需求非常高，因此传感器的功耗也要很低，否则，会加大运营成本。

• 智能化
  智能化传感器是由一个或多个敏感元件、微处理器、外围控制及通讯电路、智能软件系统相结合的产物，具有环境感知、数据处理、智能控制与数据通信功能的智能数据终端设备。与传统传感器相比，它具有自学习、自诊断和自补偿能力、复合感知能力以及灵活的通信能力。例如，它可以确定传感器工作状态，对测量资料进行修正，以便减少环境因素如温度、湿度引起的误差；它可以用软件解决硬件难以解决的问题；它可以完成资料计算与处理工作等。而且智能传感器的精度、量程覆盖范围、信噪比、智能水平、远程可维护性、准确度、稳定性、可靠性和互换性都远高于一般的传感器。
  
  传感器发展面临的机遇和挑战
  中国的物联网产业将成为万亿元级的新兴产业，物联网具有非常广阔的发展前景。而感器是构成物联网的主要探测终端，作为物联网发展的重要技术，传感器技术自然成为市场关注的焦点。传感器的应用市场非常广泛，这对传感器行业来说是一个很好的机会。

大连理工大学教授唐延安表示：“物联网对传感器的挑战在于需要多种能够满足各种测量要求的传感器产品；传感器的集成化，满足检测、处理、传输系统的综合要求；传感器的网络化以及低功耗特性，打造绿色电子，支持低碳环保的应用需求。”这无疑也是对传感器的一个巨大的挑战。