智能傳感器帶有微處理機,具有采集、處理、交換信息的能力,是具有信息處理功能的傳感器,是傳感器集成化與微處理機相結合的產(chǎn)物。
與國外相比,我國智能傳感器的研究主要集中在以下幾方面:
一是采用先進(jìn)的微電子技術(shù)、計算機技術(shù),研究開(kāi)發(fā)出將傳感器和微處理器結合、具有各種功能的單片集成化智能傳感器,這是當前智能傳感器的主要發(fā)展方向之一;
二是針對傳感器的材料,利用生物工藝和納米技術(shù),開(kāi)發(fā)分子和原子生物傳感器,這將為以后智能傳感器的發(fā)展奠定基礎;
三是整合國內外芯片技術(shù),結合敏感電子元件,研發(fā)出混合型集成智能傳感器,這種傳感器精度更高、成本更低、穩定性更好。我國在集成智能傳感器領(lǐng)域已經(jīng)取得了重大突破,國產(chǎn)傳感器逐步打開(kāi)了智能傳感器的市場(chǎng)份額。
智能傳感器發(fā)展主要分為三個(gè)階段,即數字化階段、智能化補償和校準階段、智能化應用和網(wǎng)絡(luò )階段。達到第三階段的傳感器,擁有信號的檢測和處理、邏輯判斷、雙向通信、閉環(huán)控制、自檢和自診斷、智能校正和補償、功能計算、網(wǎng)絡(luò )通信等多種功能。但目前國內僅有少部分制造商達到這一階段,未能大規模普及。
目前也面臨著(zhù)許多問(wèn)題,第一個(gè)挑戰是技術(shù)本身。要知道封裝尺寸不可能無(wú)限縮小,而對低能耗和高性能的要求也不斷提高。供應商不得不改進(jìn)系統,使其更智能、更具感知性。要實(shí)現這一目標就必須使技術(shù)跨越多個(gè)產(chǎn)品平臺。
其次,行業(yè)具有寬泛的分散特性。眾所周知物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)特殊的領(lǐng)域,其特點(diǎn)在于競爭性技術(shù)平臺結構的高度分散性。在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)空間,對由傳感器、微控制器和執行器組成的傳感器子系統的要求有很大差異。
另外,呈幾何式增長(cháng)的復雜性。物聯(lián)網(wǎng)系統本身十分復雜,只提供組件已不能滿(mǎn)足原始設備制造商的需求,通常需要一站式解決方案或參考設計。
智能傳感器應用領(lǐng)域在以下這幾個(gè)方面:
1,土木工程
我國作為重大的土木工程和基礎設施大國,橋梁、水壩、核電站、供水供電系統工程等使用年限長(cháng)達幾十年,由于腐蝕作用、材料老化等環(huán)境和自身因素,不可避免的造成工程損傷和災害抵抗力下降等問(wèn)題,因此智能傳感器在土木工程領(lǐng)域的作用就顯得尤為重要。
2,醫學(xué)
在生物醫學(xué)領(lǐng)域中,傳感器作為核心部件被應用到了眾多的檢測儀器中,關(guān)乎到人體健康往往對醫用傳感器有更高要求,不僅對其精確度、可靠性、抗干擾性,同時(shí)在傳感器的體積、重量等外部特性上也有其特殊的要求,因此傳感器在醫學(xué)中的應用在一定程度上反映了傳感器的發(fā)展水平。
3,汽車(chē)及交通
交通發(fā)展的逐漸走向體系化、規范化、智能化管理,在城市內建立完整的智能交通系統,利用智能信息搜集與處理、數據通信等技術(shù)實(shí)現人、車(chē)和路信息的多元統一,進(jìn)一步智能調控交通運行系統,利用道路傳感網(wǎng)絡(luò )獲取當前交通系統中基礎設施、各類(lèi)車(chē)輛以及人群移動(dòng)的狀態(tài)等數據,使交通系統實(shí)現智能檢測與控制成為可能。
4,軍事與國防
軍事力量是衡量一國國防實(shí)力和綜合實(shí)力的關(guān)鍵指標,對于國防建設具有重要的作用。作為軍事力量的重要組成部分,武器系統的性能決定了軍事隊伍作戰的成敗,在武器系統中引入智能傳感器不僅能夠實(shí)時(shí)監測戰場(chǎng)形勢變化從而及時(shí)調整偵察和作戰計劃,而且可以通過(guò)應用各類(lèi)微小傳感裝置實(shí)現隱蔽性監視,為摧毀敵人目標點(diǎn)和攻擊武裝力量奠定技術(shù)和環(huán)境基礎。美國海軍陸戰隊的地面偵查機器人在機身上裝有具備俯仰角度和側傾角的智能傳感器,這種裝備主要用于實(shí)現潛水偵察,另外還在機身上裝有基于衛星導航的智能傳感器用于準確模擬戰場(chǎng)及其周邊地形,從而實(shí)現水陸兩棲作戰的完美配合。
5,農業(yè)
智慧農業(yè)是現代農業(yè)發(fā)展的高級階段,傳感器技術(shù)是現代農業(yè)發(fā)展的一項關(guān)鍵技術(shù)。涉及到應用傳感和測量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計算機與通信技術(shù)等智能信息技術(shù),依托安置在農產(chǎn)品種植區的各個(gè)傳感器節點(diǎn)和通信網(wǎng)絡(luò ),實(shí)施監測農業(yè)生產(chǎn)的田間智慧種植數據,實(shí)現可視化管理、智能預警等。
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