一文一探究竟传感器在物联网中的重要性

在物联网(IOT)生态系统中，有两件事非常重要：互联网和传感器类的执行器等物理设备。物联网系统的底层由传感器连接和信息采集网络组成。该层是物联网系统的重要组成部分，与下一层即网关层和网络层建立网络连接。

传感器的主要用途是从周围环境中收集数据。物联网系统的“物”以及传感器构成前端。这些都是经过信号转换和处理后直接或间接连接到物联网网络的。但所有的传感器都不一样。不同的物联网应用需要不同类型的传感器。例如，数字传感器可以使用串行外围接口(SPI)总线轻松地直接与微控制器接口。然而，对于模拟传感器，ADC或Sigma-Delta调制器可用于将数据转换为SPI输出。

传感器是一种将物理量转换成电信号的设备，能够感知周围环境的温度、湿度、光线、声音、压力、重力等参数，并将这些数据采集、处理、传输到云端或设备端进行分析和控制。传感器的出现，使得智能化控制和优化决策变得更加精准和有效。

在物联网中，传感器是实现物和物之间、人和物之间相互通信的重要工具。传感器可以感知自然环境、工业设备、物流运输、医疗健康等各行各业的参数信息，并通过云端处理产生智能化控制和决策，进而实现自动化生产、智慧城市、智能医疗等应用场景。

不同类型的应用程序需要不同类型的传感器才能从环境中收集数据。本文介绍了一些常见的物联网传感器。

在物联网(IoT)生态系统中，有两点非常重要：互联网以及诸如传感器和执行器之类的物理设备。物联网系统的底层由传感器连接性和收集信息的网络组成。该层是物联网系统的重要组成部分，并与下一层即网关和网络层建立网络连接。

传感器的主要目的是从周围环境中收集数据。传感器或物联网系统的“物”构成了前端。这些在信号转换和处理后直接或间接连接到物联网网络。但是所有传感器都不相同，不同的物联网应用需要不同类型的传感器。例如，数字传感器使用串行外围设备接口(SPI)总线即可轻松直接与微控制器接口。但是对于模拟传感器，可以使用模数转换。

传感器与物联网的互动作用

在物联网中，传感器是实现数据收集和传输的基础。传感器通过感知环境的参数信息并对其进行采集和处理，将这些数据发送到云端进行分析和控制。而物联网通过云计算、大数据、人工智能等技术对采集到的数据进行模型建立和预测，从而实现对物品和环境的智能化控制。

这种互动作用的实现离不开传感器的技术支持。传感器的研发和应用，不仅扩展物联网的应用场景和服务领域，更加快了物联网的发展进程和智能化程度。

传感器技术的应用前景

随着物联网市场的逐渐成熟和普及，传感器的应用前景也越来越广泛。传感器技术可以应用于智能家居、智能制造、智能农业、智能物流、智能医疗等各个领域，进一步提高效率和降低成本。

例如，在智能家居中，传感器可以感知居家环境的温度、湿度、照明等信息，并根据用户的需求自动调整，从而提高居住的舒适性和节能效果。在智能制造中，传感器可以实现设备的自动化控制和检测，提高生产效率和产品质量。在智能医疗中，传感器可以感知患者的生命体征信息，帮助医生实现实时监测和诊断等。

(一)几种常见的物联网传感器

1.温度传感器

这些装置测量物体或周围区域产生的热量。它们可用于空调、冰箱和类似的环境控制设备。它们也被用于制造业、农业和健康工业。

从制造业到农业，温度传感器几乎可以应用于各种物联网环境。在制造业中，传感器被用来监测机器的温度。在农业中，这些可以用来监测土壤、水和植物的温度。

温度传感器包括热电偶、热敏电阻、电阻式温度检测器和集成电路。

2.湿度传感器

空气中的水汽或湿度会影响人体的舒适度和许多工业过程。因此，监测湿度水平是很重要的。最常用的湿度测量单位是相对湿度(RH)、露点/霜点(D/FPT)和百万分率(PPM)。

3.运动传感器

运动传感器不仅用于安全目的，还用于自动门控制、自动停车系统、自动水槽、干手机、能量管理系统等。您可以在物联网中使用这些传感器，也可以通过智能手机或计算机。Hc-sr501被动红外(PIR)传感器是一种受欢迎的业余运动传感器。

4.气体传感器

这些传感器用于检测有毒气体。最常用的传感技术是电化学、光电离和半导体。随着技术的发展和新规范的引入，大量的气体传感器可以用来帮助扩展物联网应用中部署的有线和无线连接。

5.烟雾传感器

烟雾探测器在家庭和工业中使用已久。随着物联网的出现，其应用变得更加方便和用户友好。此外，在烟雾探测器上添加无线连接可以实现附加功能，提高安全性和便利性。

6.压力传感器

这些传感器被用于物联网系统，以监测由压力信号驱动的系统和设备。当压力范围超过阈值时，设备会提醒用户需要解决的问题。压力传感器也用于智能车辆和飞机，分别确定力和高度。在车辆中，胎压监测系统(TPMS)用于在胎压过低和可能出现不安全驾驶情况时提醒驾驶员。

7.影像传感器

这些传感器可用于数码相机、医学成像系统、夜视设备、热成像设备、雷达、声纳、媒体室和生物测定系统。在零售业中，这些传感器用于监控通过物联网访问商店的客户。在办公室和企业建筑中，它们被用于通过物联网监测员工和活动。

8.加速度传感器

这些传感器用于智能手机、车辆、飞机和其他应用中，以检测物体的方向、震动、敲击、倾斜、移动、定位、碰撞或振动。不同类型的加速度计包括霍尔效应加速度计、电容式加速度计和压电式加速度计。

9.红外传感器

这些传感器可以测量物体发出的热量。它们被用于各种物联网项目，包括用于监测血流和血压的医疗保健、用于遥控和其他功能的智能手机、用于检测光线的可穿戴设备、用于监测车辆温度的温度计和盲点检测。

10.接近传感器

这些传感器可以在没有任何物理接触的情况下检测到附近物体的存在或不存在。传感器有电容式、光电式、超声波式和磁性传感器等。主要用于对象计数器、过程监控。

在一个典型的物联网系统中，传感器可以收集信息并将其路由到控制中心，在控制中心做出决策，并根据感测到的输入向执行器发送相应的命令。

(二) 精确传感器的重要性

想象一下你是一个酒吧老板，正在测量从水龙头里流出的啤酒量。一种方法是将传感器安装在从啤酒桶到水龙头的管路上。传感器内部可能有一个叶轮。当啤酒流经传感器时，它会使叶轮旋转，就像气象站的螺旋桨一样。

当叶轮旋转时，它向计算机发送一系列的电脉冲。计算机将解释脉冲以确定啤酒的流量。听起来很简单，不是吗?

这就是传感器变得有趣的地方。如果你回顾上述描述，你会发现这样的测量从来没有直接测量过流经传感器的啤酒量。这样的测量只能解释传感器从一系列的电脉冲。这意味着你必须首先弄清楚如何解释传感器，这就是校准。

为了校准传感器，必须采用测量方案使用已知容量的容器，例如品脱杯。然后，必须在各种条件下填充容器，以确定电脉冲信号的外观。

例如，当第一次倒出一个新桶时，气泡往往更多。与从啤酒中间倒出的气泡(啤酒)相比，气泡的读数是不同的。只有通过反复试验和大量的数据，测得的数据才是可信的、可解释的，这些数据才能确定已经倒了多少啤酒。

一旦知道相关性，就可以制定协议，以始终确保传感器读取正确。这称为校准。知名制造商将提供完全校准的设备以及如何重新校准以验证传感器精度的说明。

感测数据的准确性至关重要，因为您将根据数据的后续分析做出关键任务决策，如果数据错误，这些决策将毫无价值。

这就是物联网中传感器的作用。整个物联网系统的有效性取决于传感器采集数据的准确性。