什么是智能传感器?

2020-08-28 14:34
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信息社会已经步入智能发展阶段,几乎我们身边的所有事物都加上了“智能”二字,智能手机、智能可穿戴设备、智能设备、设备传感器、智能汽车、智能机器人等等,这一切都在悄然而迅速地改变着我们的生活,而作为智能时代发展的基础技术之一,传感器在其中扮演着不可或缺的角色。

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传感器像人的五官一样,是获取信息的重要工具。但与飞速发展的计算机相比,作为“五官”的传感器远远赶不上作为“大脑”的计算机的发展速度,于是,智能传感器应运而生。

我们目前所处的第四次工业革命,正在通过部署各种新兴技术来变革所有行业。如今能够实现万物互联,智能传感器的功劳不可小觑。


作为人类获取信息的工具,传感器是现代信息技术的重要组成部分。传统传感器输出的多是模拟量信号,本身不具备信号处理和组网功能,需连接到特定测量仪表才能完成信号的处理和传输功能。

智能传感器能在内部实现对原始数据的加工处理,并且可以通过标准的接口与外界实现数据交换,以及根据实际的需要通过软件控制改变传感器的工作,从而实现智能化、网络化。


由于使用标准总线接口,智能传感器具有良好的开放性、扩展性,给系统的扩充带来了很大的发展空间。毫不夸张的说,未来物联网有多大的市场,智能传感器就能有多大的作为。

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智能传感器有什么功能?

智能传感器大体上可以分三种类型:即具有判断能力的传感器;具有学习能力的传感器;具有创造能力的传感器。


一般来说,无论什么类型,智能传感器都包括以下几项基本功能:


自补偿能力

通过软件对传感器的非线性、温度漂移、时间漂移、响应时间等进行自动补偿。


自校准功能

操作者输入零值或某一标准量值后,自校准软件可以自动地对传感器进行在线校准。


自诊断功能

接通电源后,可对传感器进行自检,检查传感器各部分是否正常,并可诊断发生故障的部件。


数值处理功能

可以根据智能传感器内部的程序,自动处理数据,如进行统计处理,剔除异常值等。


双向通信功能

微处理器和基本传感器之间构成闭环,微处理机不但接收、处理传感器的数据,还可将信息反馈至传感器,对测量过程进行调节和控制。


信息存储和记忆功能

智能传感器可以存储大量信息数据,用户可随时查询。这些信息可包括装置的历史信息。如,传感器已工作多少小时,更换多少次电源等等。内容大小只受智能传感器本身存储容量的限制。


随着科学技术的发展,智能传感器的功能将逐步增强:它将利用人工神经网、人工智能、信息处理技术(如传感器信息融合技术、模糊理论等),使传感器具有更高级的智能,具有分析、判断、自适应、自学习的功能,可以完成图像识别、特征检测、多维检测等复杂任务。

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智能传感器的应用?

物联网是将各种信息传感设备和互联网结合起来形成的一个巨大网络。物联网的发展需要智能感知、识别和通讯等技术支撑,而感知的关键就是传感器及相关技术。传感器技术的发展对于人类社会飞速发展的作用非同小可。


1.智能手机

智能手机之所以智能,离不开各种各样的智能传感器。现在智能手机中比较常见的智能传感器有距离传感器、光线传感器、重力传感器、指纹识别传感器、图像传感器、三轴陀螺仪和电子罗盘等。比如指纹识别传感器可以采集指纹数据,然后进行快速分析与认证,免去繁琐的密码操作,快速解锁。

2.智能家居/智慧城市

传感器是智能家居控制系统实现控制的基础,随着技术的发展,越来越多的传感器被用到智能家居系统中。

智能家居领域需要使用传感器来测量、分析与控制系统设置,家中使用的智能设备涉及位置传感器、接近传感器、液位传感器、流量和速度控制、环境监测、安防感应等传感器等技术。

例如,家里的空调不单单依靠温湿度传感器进行自我调节,还可以通过家庭成员的识别来自动选择模式,针对小孩、老人自动进行温度调节。这些新技术将带来无限大的想象空间,再结合机器增强学习的算法,将为人类提供深度智能体验。

3.智能汽车/自动驾驶

车联网是物联网发展的重大领域,智能汽车是车联网的核心,正处于高速发展中。在智能汽车时代,主动安全技术成为备受关注的新兴领域,需要改进现有的主动安全系统,比如侧翻与稳定性控制,这就需要加速度传感器和角速度传感器来感测车身姿态。

智能传感器在汽车领域还有很多应用,包括安全气囊(应用于正面防撞气囊的高g值加速度计和用于侧面气囊的压力传感器)、汽车发动机(应用于检测进气量的进气歧管绝对压力传感器和流量传感器)等。

4.智能工业

在工业生产领域,传感器应用非常广泛,工业生产各个环节都需要传感器进行监测,并把数据反馈给控制中心,以便对出现异常节点进行及时干预,保证工业生产正常进行。

业界普遍认为,新一代的智能传感器是智能工业的“心脏”,它让产品生产流程持续运行,并让工作人员远离生产线和设备,保证人身安全和健康。


智能传感器是物联网发展的最重要的技术之一,在为传统行业注入新鲜血液的同时,也引领了传感器产业的潮流,在医学、工业、海洋、航天、军事、农业等领域均发挥着核心作用。


随着智能传感器技术的发展,新一代智能传感器将结合人工神经网络、人工智能等技术不断完善其功能,具有十分可观的发展前景。传感器将被安装在越来越多的设备中,为人类社会向真正的智能化做出更多的贡献。