“第四代” 智能传感器应该具备什么功能?
物联网 (IoT) 是把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。简而言之,物联网就是 “物物相连的互联网”。传感器作为物联网三大层次结构之一的感知层的重要组成部分,将现实世界中的物理量、化学量、生物量等转化成可供处理的数字信号,是实现物联网的基础和前提,同时 MEMS (微机电) 技术作为支撑技术,在物联网的发展中起着至关重要的作用。
随着移动互联市场趋于饱和,物联网 (IoT) 逐渐成为全球经济增长和科技发展的新增点。IDC 发布报告指出,2020 年全球物联网市场市值将增至 1.7 万亿美元。根据 IoT 的数据,2020 年约有 500 亿台设备接入物联网,是现在的 2.5 倍。物联网的基本要求是物物相连,每一个需要识别和管理的物体上,都需要安装与之对应的传感器。因此,传感器的升级换代成为物联网能否快速发展的关键。随着物联网技术的进步,不仅仅要求传感器具备基础的信息收集处理功能,高度智能化也成为衡量其性能高低的基本依据。
智能传感器这一概念是由国外引进的,通常定义为 “带有微处理器,具有信息处理功能的传感器”。进入21世纪后,由于 MEMS 技术、低能耗的模拟和数字电路技术、低能耗的无线射频 (RF) 技术、传感器技术的发展,使得开发小体积、低成本、低功耗的微传感器成为可能。这种微传感器一般装备有:一个用于感知外界环境物理量的敏感组件 (如压力、温度、湿度、光、声、磁等),一个用于处理敏感组件采集信息的计算模块,一个用于通信的无线电收发模块,一个为微传感器的各种操作提供能量的电源模块。我们称之为 “第四代智能传感器” 或 “智能网络化传感器”。
智能传感器是具有信息处理功能的传感器。智能传感器带有微处理机,具有采集、处理、交换信息的能力,是传感器集成化与微处理机相结合的产物。一般智能机器人的感觉系统由多个传感器集合而成,采集的信息需要计算机进行处理,而使用智能传感器就可将信息分散处理,从而降低成本。与一般传感器相比,智能传感器具有以下三个优点:
通过软件技术可实现高精度的信息采集,而且成本低;
具有一定的编程自动化能力;
功能多样化。
智能传感器的主要功能是:
(1) 具有自校零、自标定、 自校正功能;
(2) 具有自动补偿功能;
(3) 能够自动采集数据,并对数据进行预处理;
(4) 能够自动进行检验、自选量程、 自寻故障;
(5) 具有数据存储、记忆与信息处理功能;
(6) 具有双向通讯、标准化数字输出或者符号输出功能;
(7) 具有判断、决策处理功能。