傳感技術的發展決定物聯網的成敗
http://www.debgrams.com 2011-12-01 13:45 來源：西安中星測控有限公司總經理 谷榮祥
一、傳感器是物聯網的基礎
上個世界九十年代世界興起的internet浪潮，在領軍企業的帶動下，二十多年來改變了我們的生活，但其信息的來源大部分來源于鍵盤、鼠標，也就是通過人的輔助把自然界的信息（如文字、圖表、照片等）通過計算機終端來交流。
眾所周知，視頻通信帶來了新的模式，最根本的原因，是因為攝像頭圖像傳感器（圖像CMOS,CCD）的出現，既是通信方式革命性轉變，也給傳感器帶來新的技術上的要求。
圖1 互聯網
圖2 視頻通信
物聯網與互聯網的最大區別在于采集或獲取自然界的各種物理量、化學量、生物量的方式不同，互聯網是人工的，物聯網是自動的。因為物聯網采用了傳感器。
傳感器是把自然界的各種物理量（溫度、壓力、長度等），化學量（PH值、水溶氧等），生物量（新鮮度、活性）變成可測量的電信號，我們大眾所講的攝像頭，本質是圖像傳感器。
我們公認的物聯網的三個層次感知層、傳輸層和應用層。
本人把物聯網簡單的描述成 物聯網=互聯網+傳感器
三個層次應用這樣放置
因為作為一個整體系統的物聯網概念，在感知、傳輸和應用三個層次中，一定是你中有我，我中有你，但無論如何描述物聯網都離不開傳感器，不管是物理量還是化學量，是開關量還是線性量，是有線的還是無線的，是昂貴的還是廉價的，目的只有一個，把自然的參量變成可應用的電訊號，因而傳感器是物聯網的基礎。
二、傳感技術制約物聯網的發展
IT技術的發展速度及水平是不平衡、不一致、不統一、不同速的，新技術的發展都是在現有的技術基礎上不斷的挖掘，同時市場應用和技術難度也決定新技術的發展速度。
縱觀計算機、通信、網絡和傳感器的發展速度，我們可以用不同的運輸器來形容其不同的速度，計算機技術在cpu和存儲器的支持下，猶如一家掠空的飛機；通信技術好比高速列車飛馳而過；網絡技術也不甘示弱，其發展速度如同高速公路上的“BMW”；而傳感器卻相對慢了下來，猶如一輛馬車行走在鄉間小道。
計算機技術的發展速度
通信技術的發展速度
網絡技術的發展速度
傳感器技術的發展速度
大致回顧一下IT技術的發展軌跡，可以得出下列圖形來表示IT技術的發展，可以說明物聯網的需求以及傳感器在物聯網中的作用。
物聯網起源圖
筆者亦在不同的場合，以不同的題目呼吁物聯網時代必須努力發展傳感器技術，如《決戰傳感器，取勝物聯網》《春播“傳感”種，秋收“物聯”果》等，從當前中國發展物聯網的實踐看，由于發展傳感器的難度比較大，所以，傳感技術制約物聯網的發展，沒有傳感器，勿談物聯網。猶如管理理論中的“短板效應”傳感技術的速度決定物聯網的速度。
三、發展傳感技術的難點與思路
我們先來關注一個現象，全球著名的通信公司有思科、諾基亞、華為、中興；全球著名的計算機公司有戴爾、惠普、聯想等；全球著名的互聯網公司有谷歌、百度、新浪等；全球著名的軟件公司有微軟、甲骨文等；而全球著名的傳感器公司是誰呢？這個問題恐怕我們在坐的行內人士也難以回答，這不是我們知識面不夠多，而是傳感器行業本身的問題。
發展傳感器的難點是什么？主要有兩點，一是技術繁雜，而不僅是復雜；二是應用多樣，因而市場分散，同時如何應用本身就是一個技術。
傳感器的技術管理，首先表現在第一層次種類多，包括物理量、化學量、生物量，以及未定義的自然參量。第二層次表現在每類自然參量的多樣性，如物理量，又包括力、熱、光、電、磁等多種一級參量。第三個層次是每種一級參數，又包括多種不同原理，而這些不同原理的傳感器，又不能全部替代其他原理。例如，壓力傳感器，就有應變片原理、壓電原理、電容原理、硅壓阻原理、陶瓷原理、濺射薄膜原理、藍寶石原理、微熔原理等。每種原理都各有優缺點。同樣，常見的溫度傳感器、濕度傳感器、流量傳感器、轉速傳感器等都有不同的原理。第四個層次是由于不同原理，就涉及到不同的科學技術。例如；壓力傳感器就涉及到金屬、非金屬材料技術、機加工技術和MEMS技術、半導體技術、電子技術等等.
傳感器市場廣泛但不集中。同時，同一個傳感器可以解決不同問題，例如，壓力傳感器可以測量壓力，也可測量高度、液位。同一個問題又可以用不同的傳感器來解決。例如，轉速，根據情況的不同，可以用開關型傳感器解決。也可以用編碼器，還可以用加速度傳感器、陀螺儀等來解決。這就是，掌握各種傳感器技術，并學會在不同的環境下應用，本身就是一門技術。
發展傳感器的思路在哪里？本人以為，在目前已具備的條件下，最有效的辦法就是“大量應用”。用市場來驅動技術，降低成本，進而規模化應用，走向良性循環。物聯網就是為我們提供了這樣的市場和機會。因而，目前是快速發展傳感器技術的大好時機。
四、中星測控公司的傳感器與物聯網產品
1、壓力傳感器
中星測控自主研發生產多種壓力傳感器，其中包括了空壓機專用壓力傳感器、空調制冷系統專用壓力傳感器、汽車專用壓力傳感器、擴散硅壓力變送器、智能壓力變送器、濺射薄膜壓力變送器、陶瓷電阻壓力變送器、高精度壓力變送器、液位變送器、無線壓力傳感器及無線液位傳感器。
2、慣性傳感器
主要為基于MEMS技術研發生產的慣性傳感器產品有角速率傳感器（陀螺儀）、加速度傳感器、傾角傳感器、垂直陀螺儀、汽車慣性傳感器、慣性測量單元、航姿系統、組合導航系統、無線傾角計及無線加速度計。
3、物聯網產品
1）感知企業系統(SES)
感知企業系統是通過監測企業各種環境和管理信息并進行分析匯總，以保證企業的正常運行及為員工提供舒適的工作環境，提高企業生產、管理效率。感知企業系統主要包括三個子系統：感知環境、感知安防、感知管理等，無線傳輸方式可選用Zigbee、GSM及GPRS。
感知企業系統（SES）
2）感知家庭系統(SHS)
感知家庭系統由網絡傳輸和感知系統兩個部分組成。網絡傳輸負責將感知到的各種參數傳遞給手機或電腦，可以通過ZIGBEE、GPRS、GSM等無線傳輸；感知系統以智能服務器為核心，采集家庭的環境、安全信息，并接收來自手機或電腦的控制命令。感知家庭系統根據功能可分為三個子系統：感知安防、感知救助、感知環境。不同家庭可根據具體需求，選擇適合的子系統。
感知家庭系統(SHS)
3）跌倒報警器
隨著人口老齡化趨勢的加劇，老年人的家庭護理需求日益增多。跌倒報警器實時監測老人身體的運動狀態，老人意外摔倒時，跌倒報警器通過GSM/GPRS自動發送報警短信，也可在老人感覺身體不適時手動發送求助報警短信，及時通知子女或指定人員，以便得到及時救援。跌倒器還可應用于貴重物品防盜、站崗哨兵所遇緊急情況跌倒時的自動報警。
4）物聯網環境專用傳感器(室內型)
 基本功能：溫度、濕度、大氣壓、空氣質量、光照
 可增加功能：二氧化碳、煙感、傾角、噪聲
傳輸方式:
 ZigBee、GPRS、GSM
特 點:
 將多種環境參量集于一體
 采用間歇式工作方式，功耗低
 實時在線監測，將報警狀態及時發送給用戶
 可根據客戶需求，設置報警上、下限閥值
 采用無線傳輸方式，減少現場布線，提高系統可維護性、可靠性及可擴展性
五、傳感技術的發展決定物聯網的成敗
綜上所述，傳感技術已經大大地滯后了，尤其是中國物聯網的發展，傳感器技術已經擺到了十分重要、十分必要、十分緊迫的地位，成為提高、完善物聯網的關鍵要素。沒有傳感器，勿談物聯網。尤其是全球、全面意義上的物聯網。沒有傳感器，就沒有物聯網，就沒有感知中國，就沒有智慧地球。就如同智慧人類，卻沒有眼睛、耳朵、鼻子、皮膚一樣。
編輯精選
