什么是智能傳感器？到底有什么作用

信息社會(huì)已經(jīng)步入智能發(fā)展階段，幾乎我們身邊的所有事物都加上了“智能”二字，智能手機(jī)、智能可穿戴設(shè)備、智能汽車、智能機(jī)器人等等，這一切都在悄然而迅速地改變著我們的生活，而作為智能時(shí)代發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)之一，傳感器在其中扮演著不可或缺的角色。

傳感器像人的五官一樣，是獲取信息的重要工具。但與飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)相比，作為“五官”的傳感器遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上作為“大腦”的計(jì)算機(jī)的發(fā)展速度，于是，智能傳感器應(yīng)運(yùn)而生。

我們目前所處的第四次工業(yè)革命，正在通過(guò)部署各種新興技術(shù)來(lái)變革所有行業(yè)。如今能夠?qū)崿F(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)，智能傳感器的功勞不可小覷。

智能傳感器是什么？

作為人類獲取信息的工具，傳感器是現(xiàn)代信息技術(shù)的重要組成部分。傳統(tǒng)傳感器輸出的多是模擬量信號(hào)，本身不具備信號(hào)處理和組網(wǎng)功能，需連接到特定測(cè)量?jī)x表才能完成信號(hào)的處理和傳輸功能。

智能傳感器能在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)對(duì)原始數(shù)據(jù)的加工處理，并且可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的接口與外界實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，以及根據(jù)實(shí)際的需要通過(guò)軟件控制改變傳感器的工作，從而實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

由于使用標(biāo)準(zhǔn)總線接口，智能傳感器具有良好的開(kāi)放性、擴(kuò)展性，給系統(tǒng)的擴(kuò)充帶來(lái)了很大的發(fā)展空間。毫不夸張的說(shuō)，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)有多大的市場(chǎng)，智能傳感器就能有多大的作為。

智能傳感器有什么功能？

智能傳感器大體上可以分三種類型：即具有判斷能力的傳感器；具有學(xué)習(xí)能力的傳感器；具有創(chuàng)造能力的傳感器。

一般來(lái)說(shuō)，無(wú)論什么類型，智能傳感器都包括以下幾項(xiàng)基本功能：

自補(bǔ)償能力

通過(guò)軟件對(duì)傳感器的非線性、溫度漂移、時(shí)間漂移、響應(yīng)時(shí)間等進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。

自校準(zhǔn)功能

操作者輸入零值或某一標(biāo)準(zhǔn)量值后，自校準(zhǔn)軟件可以自動(dòng)地對(duì)傳感器進(jìn)行在線校準(zhǔn)。

自診斷功能

接通電源后，可對(duì)傳感器進(jìn)行自檢，檢查傳感器各部分是否正常，并可診斷發(fā)生故障的部件。

數(shù)值處理功能

可以根據(jù)智能傳感器內(nèi)部的程序，自動(dòng)處理數(shù)據(jù)，如進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，剔除異常值等。

雙向通信功能

微處理器和基本傳感器之間構(gòu)成閉環(huán)，微處理機(jī)不但接收、處理傳感器的數(shù)據(jù)，還可將信息反饋至傳感器，對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制。

信息存儲(chǔ)和記憶功能

智能傳感器可以存儲(chǔ)大量信息數(shù)據(jù)，用戶可隨時(shí)查詢。這些信息可包括裝置的歷史信息。如，傳感器已工作多少小時(shí)，更換多少次電源等等。內(nèi)容大小只受智能傳感器本身存儲(chǔ)容量的限制。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能傳感器的功能將逐步增強(qiáng)：它將利用人工神經(jīng)網(wǎng)、人工智能、信息處理技術(shù)（如傳感器信息融合技術(shù)、模糊理論等），使傳感器具有更高級(jí)的智能，具有分析、判斷、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的功能，可以完成圖像識(shí)別、特征檢測(cè)、多維檢測(cè)等復(fù)雜任務(wù)。

智能傳感器的應(yīng)用？

物聯(lián)網(wǎng)是將各種信息傳感設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要智能感知、識(shí)別和通訊等技術(shù)支撐，而感知的關(guān)鍵就是傳感器及相關(guān)技術(shù)。傳感器技術(shù)的發(fā)展對(duì)于人類社會(huì)飛速發(fā)展的作用非同小可。

1.智能手機(jī)

智能手機(jī)之所以智能，離不開(kāi)各種各樣的智能傳感器。現(xiàn)在智能手機(jī)中比較常見(jiàn)的智能傳感器有距離傳感器、光線傳感器、重力傳感器、指紋識(shí)別傳感器、圖像傳感器、三軸陀螺儀和電子羅盤等。

比如指紋識(shí)別傳感器可以采集指紋數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行快速分析與認(rèn)證，免去繁瑣的密碼操作，快速解鎖。

2.智能家居

傳感器是智能家居控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)，隨著技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的傳感器被用到智能家居系統(tǒng)中。

智能家居領(lǐng)域需要使用傳感器來(lái)測(cè)量、分析與控制系統(tǒng)設(shè)置，家中使用的智能設(shè)備涉及位置傳感器、接近傳感器、液位傳感器、流量和速度控制、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安防感應(yīng)等傳感器等技術(shù)。

例如，家里的空調(diào)不單單依靠溫濕度傳感器進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，還可以通過(guò)家庭成員的識(shí)別來(lái)自動(dòng)選擇模式，針對(duì)小孩、老人自動(dòng)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。這些新技術(shù)將帶來(lái)無(wú)限大的想象空間，再結(jié)合機(jī)器增強(qiáng)學(xué)習(xí)的算法，將為人類提供深度智能體驗(yàn)。

3.智能汽車/自動(dòng)駕駛

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大領(lǐng)域，智能汽車是車聯(lián)網(wǎng)的核心，正處于高速發(fā)展中。在智能汽車時(shí)代，主動(dòng)安全技術(shù)成為備受關(guān)注的新興領(lǐng)域，需要改進(jìn)現(xiàn)有的主動(dòng)安全系統(tǒng)，比如側(cè)翻與穩(wěn)定性控制，這就需要加速度傳感器和角速度傳感器來(lái)感測(cè)車身姿態(tài)。

智能傳感器在汽車領(lǐng)域還有很多應(yīng)用，包括安全氣囊（應(yīng)用于正面防撞氣囊的高g值加速度計(jì)和用于側(cè)面氣囊的壓力傳感器）、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)（應(yīng)用于檢測(cè)進(jìn)氣量的進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器和流量傳感器）等。

5.智能工業(yè)

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，傳感器應(yīng)用非常廣泛，工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)都需要傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并把數(shù)據(jù)反饋給控制中心，以便對(duì)出現(xiàn)異常節(jié)點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)干預(yù)，保證工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行。

業(yè)界普遍認(rèn)為，新一代的智能傳感器是智能工業(yè)的“心臟”，它讓產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)運(yùn)行，并讓工作人員遠(yuǎn)離生產(chǎn)線和設(shè)備，保證人身安全和健康。

結(jié)語(yǔ)

2014年以來(lái)，我國(guó)政府出臺(tái)了多項(xiàng)戰(zhàn)略性、指導(dǎo)性政策文件，包括《中國(guó)制造2025》《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)綱要》《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南（2017-2019年）》《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃（2018-2020年）》。

政策推動(dòng)著我國(guó)傳感器產(chǎn)業(yè)向著融合化、創(chuàng)新化、生態(tài)化、集群化方向加快發(fā)展。由此可見(jiàn)，傳感器在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所處的地位和重要性。

根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2021年我國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模突破2000億元，在2023年我國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)至2580億元左右，2019-2023年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為11.65%。

智能傳感器是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最重要的技術(shù)之一，在為傳統(tǒng)行業(yè)注入新鮮血液的同時(shí)，也引領(lǐng)了傳感器產(chǎn)業(yè)的潮流，在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、海洋、航天、軍事、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域均發(fā)揮著核心作用。

隨著智能傳感器技術(shù)的發(fā)展，新一代智能傳感器將結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等技術(shù)不斷完善其功能，具有十分可觀的發(fā)展前景。傳感器將被安裝在越來(lái)越多的設(shè)備中，為人類社會(huì)向真正的智能化做出更多的貢獻(xiàn)。