传感器在物联网中的应用

金肯职业技术学院 《传感器技术》课程 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 论文 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目： 传感器在xxx中的应用 系别： 信息工程与数字艺术 专业：   学号：   姓名：   成绩：       二○一三年十月 传感器在物联网中的应用 周金鑫 关键字：物联网 传感器 摘要：提 到智 能 时 代不 得 不 提的 就 是 物 联 网 和 传 感 器，物 联 网 就 是 整 个的 智 能 网 络 。 传感器则是一个重要的组成部分。如果将物联网比作一个人，那传感器就是神经末梢，是全面感知外界的最核心元件。传感器就是将外界的各种信息转换为可测量可计算的电信号，经过设置的程序输出结果，发送指令使各种事物可以不由人控制而只是由外界条件的变化自觉地调整行为。 物联网，传感器早已渗透日常生活中的每一个领域，上至宇宙海洋，下至医学日用，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。现在只是智能技术 的 最 初 阶 段 ，例 如 ：图 像 传 感  器，指  纹 传 感  器 压力 传 感  器  等，人 类 需 求 的  不  断提升，必然导致其技术的不断进步创新。 21世纪是信息的世纪，在生活节奏快捷以及科技发达的今天，人们希望通过各类网络 的接入，在无人干预的情况下，实现物与物物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。面对各种各样海量的信息，不仅需要传感器能捕捉、识别各种物理信息，还需要网络层对收集到的数据分类和管理，更需要一个强大的数据处理中心。为了这些应对问题，物联网(Internet of Things)的概念应运而生。物联网是继计算机、互联网的应用与普及之后，蓬勃兴起的世界信息技术革命的第三 次浪潮，是二十世纪人类社会以信息技术应用为核心的技术。 纵观全球，欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作，并且已作了大量研究开 发和应用工作。如美国把它当成重振经济的法宝，所以非常重视物联网和互联网的发展。 我国对“物联网”的关注和重视丝毫不亚于其他国家，自 2009 年8月温家宝总理提 出“感知中国”以来，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。 2物联网的探究 2.1物联网概念与定义 物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。 现在对物联网的定义至少有几十种,都是不同领域专家从不同领域定义的,我们取几种有代表性的供大家参考: 1.英语中“物联网”一词:InternetofThings,可译成物的互联网。 2.2005年ITU关于物联网的定义:是一个具有可识别,可定位的传感网络。 3.经过与无线网络(也含固定网络)连接,使物体与物体之间实现沟通和对话,人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。 4.作者比较赞成一种基于泛网及其多制式、多系统、多终端等综合的物联网的定义——或称为广义物联网。 2.2 物联网的发展史 1. 1999年MIT Auto-ID Center提出物联网概念，即把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。 2. 2008年11月 IBM提出“智慧的地球”概念，即“互联网+物联网=智慧地球”，以此作为经济振兴战略。如果在基础建设的执行中，植入“智慧”的理念，不仅仅能够在短期内有力的刺激经济、促进就业，而且能够在短时间内为中国打造一个成熟的智慧基础设施平台。 3. 2009 年1 月，奥巴马就任总统后第一次举行的美国工商业领袖圆桌会上，IBM 总裁兼CEO 彭明盛提出“智慧地球”(smart earth )的新理念，建议投资新一代智慧型基础设施，奥巴马给予积极的回应。 4. 2009 年9 月11 日，传感网国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 工作组在京成立。“感知中国”高峰论坛召开，中国移动称：物联网是“万亿”级产业。 2.3物联网的应用与发展前景 物联网无疑是当今世界备受瞩目的焦点之一，它是未来世界改变生活模式的新思路。许多物联网技术已经进入百姓的生活，让人们感受到高科技带来的便利和神奇。 物联网有广阔的应用领域，遍及智能运输、智能建筑、遥感勘测、环境保护、工业自动化、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集、移动POS、气象、林业、水务、金融等诸多领域。 很多人会以为物联网是一个高端的科技，与自己的生活没有交集，但物联网已经悄然走进了我们的生活，比如二代身份证、ETC（Electronic Toll Collection 电子不停车收费系统）、营运车辆监控和调度、无线POS等等。 我国物联网的典型应用雏形也已经逐渐呈现。如上海世博会的门票系统就是一张物联网，不论是内嵌射频识别芯片的普通门票，还是采用有源射频识别芯片的手机门票，都能与所有闸机、预约机进行信息交流。 在重庆已有近7000台出租车将进入物联网管理时代：出租车在哪儿上客、下客，车上装了几个人，有没有打表等信息，通过管理平台就能一目了然，遇到超速、车辆故障等还能自动提醒。 利用物联网实现“智能家居”并不是遥不可及的，物联网带来的新奇远不止于此。在南京，智能家居系统已经走进了数十人的生活，户主只需要在临下班时，通过手机发条短信，家里的电饭煲就可以煮饭，洗衣机就可以洗衣服，空调也自动提前开放，调节到人体舒适温度等等。智能家居的奇妙之处不仅在于可通过手机远程指挥家里的电器设备，而且如果忘记关灯、关门，系统会自动发短信提醒，如果家中有火情发生，还会及时报警。 也许它带来的神奇正如一句话说的“没有你做不到的，只有你想不到的”，英国生命信托基金会计划构建拥有全智能化系统的老年公寓，使老人在未来可以不受养老院束缚，在自己家中过上高质量生活。公寓将采用电脑技术、无线传输技术等手段，在地板和家电中植入电子芯片装置，使老人的日常生活处于远程监控状态。如果老人走出房屋或摔倒，地面安全传感器会立即 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 医护人员或亲属；冰箱里的牛奶翻倒撒出，或是锅在炉灶上无人看管，冰箱和厨房的传感器也会发出警报；自动化“药剂师”会提醒老人准时吃药；娱乐传感器则在老人进门时自动播放主人喜爱的音乐，并适时调节暖气和灯光。我们可以相信这样的构想并不是空中楼阁，因为物联网打造的就是“无物不联，物物相连，物能感应，物皆能知。”的世界。 3传感器的探究 3.1传感器的定义 国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。根据传感器的定义，我们可以将传感器大致分为三大主流：电阻传感器、电容传感器和电感传感器。 3.2传感器的发展趋势 1. 微型化： 由于信息时代信息量激增，要求传感器能捕捉处理海量的信息的能力日益加强；与此同时，传感器系统的操作友好性亦被提上了议事日程，因此还要求传感器必须配有标准的输出模式，而传统的大体积弱功能传感器往往很难满足上述要求，所以它们已逐步被各种不同类型的高性能微型传感器所取代。后者主要由硅材料构成，具有体积小、重量轻、反应快、灵敏度高以及成本低等优点。当前微型传感器已经对大量不同应用领域，如航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的信号探测系统产生了深远影响。传感器体积越来越小，功能越来越强大归功于当前计算机技术、辅助 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 (CAD)技术和集成电路技术、微机电系统(MEMS)技术的快速发展。 2. 智能化： 智能化传感器是20 世纪80年代末出现的另外一种涉及多种学科的新型传感器系统。此类传感器系统—经问世即刻受到科研界的普遍重视，尤其在探测器应用领域，如分布式实时探测、网络探测和多信号探测方面—直颇受欢迎，产生的影响较大。 3. 智能化传感器是指那些装有微处理器的，不但能够执行信息处理和信息存储，而且还能够进行逻辑思考和结论判断的传感器系统。这一类传感器就相当于是微型机与传感器的综合体—样，其主要组成部分包括主传感器、辅助传感器及微型机的硬件设备。智能化传感器相对普通传感器的优势是不容质疑的，智能化传感器将会进一步扩展到化学、电磁、光学和核物理等研究领域。可以预见，新兴的智能化传感器将会在全人类国 民生的各个领域发挥越来越大作用。 4. 多功能化： 如前所述，通常情况下一个传感器只能用来探测一种物理量，但在许多应用领域中，为了能够完美而准确地反映客观事物和环境，往往需要同时测量大量的物理量。由若干种 敏感元件组成的多功能传感器是一种体积小巧而多种功能兼备的新一代探测系统，它可以借助于敏感元件中不同的物理结构或化学物质及其各不相同的表征方式，用单独一个传感 器系统来同时实现多种传感器的功能。随着传感器技术和微机技术的飞速发展，目前已经 可以生产出来将若干种敏感元件组装在同—种材料或单独—块芯片上的一体化多功能传感器。 5. 无线网络化: 无线网络对我们来说并不陌生，比如手机，无线上网，电视机。传感器对我们来说也不陌生，比如温度传感器。但是，把二者结合在起来，提出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)这个概念，却是近门年才发生的事情。传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息。通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端。从而真正实现“无处不在的计算”理念。传感器网络具有十分广阔的应用前景，在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、危险区域远程控制等许多领域都有重要的科学价值和巨大实用价值，已经引起了世界许多国家军界、学术界和工业界的高度重视，并成为进入 2000 年以来公认的新兴  前沿热点研究领域，被认为是将对二十一世纪产生巨大影响力的技术之一。 4传感器在物联网中的应用 一说到传感器,可能大家就会往小的方面想,在物联网的大概念下,一个泛在的物联网系统,随着参照物的不同,传感器可以是一个“大”的“智能物件”, 它可以是一个机器人、一台机床、一列火车,甚至是一个卫星或太空探测器。物联网关注传感器的实际应用,下面是按应用方式进行的分类。 1.液位传感器:利用流体静力学原理测量液位,是压力传感器的一项重要应用,适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。 2.速度传感器:是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的传感器,适应于速度监测。 3.加速度传感器:是一种能够测量加速力的电子设备,可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构 物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析,以及鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。 4.湿度传感器:分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件,适用于湿度监测。 5.气敏传感器:是一种检测特定气体的传感器,适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂(R11、R12)、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。 6.压力传感器:是工业实践中最为常用的一种传感器,广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。 7.激光传感器:利用激光技术进行测量的传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。 8.MEMS传感器:包含硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。 9.红外线传感器:利用红外线的物理性质来进行测量的传感器,常用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤,应用在医学、军事、空间技术和环境工程等。 10.超声波传感器:是利用超声波的特性研制而成的传感器,广泛应用在工业、国防、生物医学等。 11.遥感传感器:是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具,用在地表物质探测、遥感飞机上或是人造卫星上。 12.视觉传感器:能从一整幅图像捕获光线数以千计的像素,工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。 结论：通过本门课的学习，对传感器了解很深刻，对传感器在生活中应用了解了很多。物联网的发展潜力和市场巨大。物联网将启动世界新一轮的高科技术领域、消费领域、生活领域的前进步伐。 传感器作为信息产业的重要神经触角，它在实际生活中的应用越来越广泛，几乎所有的高科技行业都离不开传感器的信息采集技术支持。如果将物联网与传感器更完美地融合，物物相联，物皆能知的未来绝不是幻想。 【参考文献】：[1]中华人民共和国国家标准传感器通用术语. [2]朱仲英.传感网与物联网的进展与趋势. [3]Lei CHEN, Mitchell TSENG, Xiang LIAN. Development of foundation models for Internet of Things. [4] Chu-Fu Wang, Chun-Chia Lee. The optimization of sensor relocation in wireless mobile sensor networks. [5]王乃和.浅谈传感器的现状及发展. [6]张金明.传感器研究进展.