物联网(Internet of things)是指将互联网的概念扩展到物理设备和日常对象之间的连接中。这些设备嵌入了电子设备、网络连接和其他形式的硬件(如传感器),可以通过网络与其他人通信和交互,并且可以远程监控。
物联网的定义随着多种实时技术的融合而不断发生着变化。这些技术包括:分析学,机器学习、商业化传感器和嵌入式系统[3]、无线传感器网络、控制系统、自动化(包括家庭和楼宇自动化)等传统领域都有助于实现物联网。在消费者市场中,物联网技术与“智能家居”概念相关的产品最为同义,涵盖支持一个或多个常见生态系统的设备和电器(如照明灯具、恒温器、家庭安全系统和摄像机以及其他家用电器),并且可以通过与该生态系统相关的设备进行控制,如智能手机和智能扬声器。
物联网概念面临着一些尖锐的批评,特别是在与这些设备及其普遍存在的意图相关的隐私和安全方面。
无线传感器网络与互联网的区别主要体现在包含层次和识别方式上的不同。
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络,它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信,因此网络设置灵活,设备位置可以随时更改,还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。
互联网是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起,形成人与物、物与物相联,实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络,由大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络。
以协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内被感知对象的信息,并最终把这些信息发送给网络的所有者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。
无线传感器网络所具有的众多类型的传感器,可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。
RFID技术
核心关键技术主要有RFID技术、传感器技术、无线网络技术、人工智能技术、云计算技术等
拓展内容:
1、RFID技术
RFID技术是物联网中“让物品开口说话”的关键技术,物联网中RFID标签上存着规范而具有互通性的信息,通过无线数据通信网络把他们自动采集到中央信息系统中实现物品的识别。
2、传感器技术
传感器技术在物联网中传感器主要负责接收物品“讲话”的内容。传感器技术是从自然信源获取信息并对获取的信息进行处理、变换、识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术,它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进活动等内容。
3、无线网络技术
物联网中物品要与人无障碍地交流,必然离不开高速、可进行大批量数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络,也包括近距离的蓝牙技术、红外技术和Zigbee技术。
4、人工智能技术
人工智能是研究是计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考和规划等)的技术。在物联网中人工智能技术主要将物品“讲话”的内容进行分析,从而实现计算机自动处理。
5、云计算技术
物联网的发展理离不开云计算技术的支持。物联网中的终端的计算和存储能力有限,云计算平台可以作为物联网的大脑,以实现对海量数据的存储和计算。
首先,它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器,每个传感器都是一个信息源,不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性,按一定的频率周期性的采集环境信息,不断更新数据。其次,它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网,通过各种有线和无线网络与互联网融合,将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输,由于其数量极其庞大,形成了海量信息,在传输过程中,为了保障数据的正确性和及时性,必须适应各种异构网络和协议。
还有,物联网不仅仅提供了传感器的连接,其本身也具有智能处理的能力,能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合,利用云计算、模式识别等各种智能技术,扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据,以适应不同用户的不同需求,发现新的应用领域和应用模式。
在物联网快速发展,大数据服务日趋完善的今天,传感器作为数据采集的重要入口,势必将在接下来的几年里迎来爆发式的需求增长,无线传感器、智能传感器、无线自组网等技术也将得到重大突破。
传感器从19世纪60年代诞生至今大约有150余年的时间,如今随着物联网产业的快速发展,对于传感器技术提出了更多、更高的要求。麦肯锡报告指出,到2025年,物联网带来的经济效益将在27万亿到62万亿美元之间,传感器作为物联网传感层数据采集的重要入口,势必也将在接下来的几年里迎来爆发式的增长。
传感器,是由一种敏感元件和转换元件组成的检测装置,能感受到被测量,并能将检测和感受到的信息按照一定规律转换为电信号(电压、电流、频率或者是相位等)的形式输出,最终为物联网应用的数据分析、人工智能提供数据来源。
物联网浪潮即将来袭 传感器技术的研究方向有哪些?
1、无线传感器(UGS)
不管是在智能交通、智慧城市、智能农业、工业物联网,还是野外灾害预防等领域,人类想要做到对于物理世界的全面感知首先得确保感知层获得的数据要全面和准确,这也就是说物联网系统需要根据应用的领域和具体的需求去布置大量的传感器,甚至有需要时会采取飞机播撒的方式来进行大范围布置,这样的话,传感器与物联网系统就不可能采用物理连接的方式,而必须采用无线信道来传输数据和通信。
2、智能传感器
智能传感器是用嵌入式技术将传感器与微处理器集成为一体,使其成为具有环境感知、数据处理、智能控制与数据通信功能的智能数据终端设备。其具有自学习、自诊断和自补偿能力、复合感知能力以及灵活的通信能力。这样,传感器在感知物理世界的时候反馈给物联网系统的数据就会更准确,更全面,达到精确感知的目的。
在微电子学中讲到,集成电路的特征尺寸越小意味着该器件的集成度越高,运行速度越快、性能越好,物联网系统中传感器的尺寸越小对于系统在布置时也意味着更加方便、性能更优。
MEMS(微型电子机械系统),利用传统的半导体工艺和材料,集微型传感器、微型执行器、微机械机构,以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。这种小体积、低成本、集成化、智能化传感系统是未来传感器的重要发展方向,也是物联网的核心。也因此,MEMS传感器领域成为相关企业布局的重中之重。
3、无线自组网(Ad hoc)
说到这个无线自组网,可能很多读者会比较陌生一点,但是它的重要性不容忽视。相比于传统的网络,无线自组网采用的是一种不需要基站的“对等结构”移动通信模式,网络中所有联网设备可以在移动过程中动态组网。
这样的组网方式都有什么优点呢?
首先,优点之一就是无中心控制节点,这就是说这种网络没有分组路由与转发的路由器;再者,在工作过程中,其中一个节点离开网络后,网络拓扑会呈现动态的变化,形成一个新的拓扑。这种组网技术在军事领域和车联网领域备受推崇。
最终,传感器技术的三大研究方向将会得到一个融合,推动无线传感器网络(WSN)的诞生。
国、内外重要的传感器供应商都有哪些?
外国知名的传感器企业:
博世、意法半导体、霍尼韦尔、飞思卡尔、德州仪器、ADI、楼氏电子、飞利浦、英飞凌、日立等。
中国知名的传感器企业:
汉威电子、大立科技、华工科技、远望谷、耐威科技、高德红外、歌尔股份、中航电测、盾安环境、士兰微等。
目前,全球传感器市场主要由美国、日本以及德国的几家龙头公司主导。全球传感器约有22万余种,中国已经拥有常规类型和品种约7000种,而90%以上的高端传感器仍严重依赖进口,数字化、智能化、微型化传感器严重欠缺。
中国三大传感器生产基地
目前,国内有三大传感器生产基地,分别为:安徽基地,主要以建立力、光敏规模经济为主要目标;陕西省敏感技术产业集团公司,主要以建立电压敏、热敏、汽车电子规模经济为主要目标;黑龙江基地则主要以建立气、湿敏规模经济为主要目标。
受传感器巨大前景的影响,中国的传感器企业也在不断增多。在相关技术方面,我国企业已基本具备了中、低端传感器的研发能力,并逐渐在向高端领域拓展。
中国与美、日、德在传感器领域的差距为我们的增长提供了空间,也指明了方向。在物联网时代,市场对于传感器巨大需求的刺激,以及在众多本土企业的参与,中国传感器产业有望取得傲人的成绩。
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