傳感器好(hǎo)比人的眼耳口鼻，但(dàn)又不僅僅隻是人的感官那麽簡單，它甚至能(néng)夠采集到(dào)更多的有用(yòng)信息。既然如此，就可說這(zhè)些(xiē)傳感器是整個物聯網系統工(gōng)作(zuò)的基礎，正是因爲有了(le)傳感器，物聯網系統才有内容傳遞給“大(dà)腦(nǎo)”。

在過去，傳感器更多應用(yòng)于工(gōng)業。但(dàn)是随着時(shí)間推移，它已經慢慢走入我們的生活。

傳感器是物聯網發展的基石

随着工(gōng)信部在6月6号發放(fàng)5G正式商用(yòng)牌照，5G的到(dào)來(lái)似乎将物聯網推到(dào)了(le)一個風(fēng)口處，而物聯網的小(xiǎo)翅膀是什(shén)麽呢(ne)，或許不同的人有不同的答(dá)案，而傳感器無疑是其中一個重要的選項。

物聯網層次結構

從(cóng)物聯網層次結構圖中可以看(kàn)到(dào)物聯網主要是由：感知(zhī)層、網絡層、支撐層和(hé)應用(yòng)層四部分構成。有句俗話(huà)說得好(hǎo)：下(xià)層基礎決定上(shàng)層建築。傳感器作(zuò)爲物聯網感知(zhī)層的重要組成部分之一，作(zuò)爲整個物聯網的基礎，其重要性是不言而喻的。

物聯網系統中的海量數據信息來(lái)源于終端設備，而終端設備數據來(lái)源可歸根于傳感器，傳感器賦予了(le)萬物“感官”功能(néng)，如人類依靠視(shì)覺、聽覺、嗅覺、觸覺感知(zhī)周圍環境，同樣物體通過各種傳感器也(yě)能(néng)感知(zhī)周圍環境。且比人類感知(zhī)更準确、感知(zhī)範圍更廣。例如人類無法通過觸覺準确感知(zhī)某物體具體溫度值，也(yě)無法感知(zhī)上(shàng)千高(gāo)溫，也(yě)不能(néng)辨别細微的溫度變化，但(dàn)傳感器可以。可以說傳感器就是“萬物互聯”時(shí)代物體與物體之間交流的“語言”。

傳感器在物聯網産業中的作(zuò)用(yòng)

物聯網是将各種信息傳感設備和(hé)互聯網結合起來(lái)形成的一個巨大(dà)網絡，它是互聯網的升級，也(yě)是信息化時(shí)代的核心。物聯網的發展需要智能(néng)感知(zhī)、識别和(hé)通訊等技術支撐，而感知(zhī)的關鍵就是傳感器及相關技術，可以毫不誇張的說，沒有傳感器的進步，就沒有物聯網的繁榮。随着物聯網的發展，傳感器産業也(yě)将迎來(lái)爆發，傳感器是物聯網采集數據的關鍵組件，扮演着不可或缺的角色。

随着全球開(kāi)始步入高(gāo)速發展的信息時(shí)代，在獲取和(hé)處理(lǐ)信息過程中，首先要解決的就是要獲取可靠并準确的信息，而傳感器是獲取信息的主要手段和(hé)途徑。例如在工(gōng)業4.0時(shí)代，要用(yòng)傳感器來(lái)監視(shì)和(hé)控制生産過程中的參數，使設備保持正常的工(gōng)作(zuò)狀态；在智能(néng)家居領域，傳感器是實現(xiàn)用(yòng)戶和(hé)家居單品（燈光、電視(shì)、冰箱、音(yīn)響等）互動的基礎；在無人駕駛中，需要通過傳感器對(duì)交通和(hé)環境數據的采集和(hé)處理(lǐ)，這(zhè)樣才能(néng)保證汽車在道(dào)路上(shàng)的行駛……可以毫不誇張的說，未來(lái)物聯網有多大(dà)的市場，傳感器就能(néng)有多大(dà)的作(zuò)爲。

随着物聯網需求的增加，目前國内傳感器呈現(xiàn)一種高(gāo)速增長的态勢。據統計(jì)， 預計(jì)到(dào)2021年将增至5937億元，未來(lái)五年中國傳感器産業年均複合增長率約30%，遠高(gāo)于全球平均水(shuǐ)平。

傳感器發展曆程

物聯網自(zì)提出到(dào)如今已經二十多年，但(dàn)傳感器部署規模并未普及，緻使沒有足夠物理(lǐ)層，導緻數據不足，從(cóng)源頭上(shàng)制約産業發展。傳感器部署作(zuò)爲物聯網基礎設施，多年前就有國家提出萬億傳感器革命，旨在推動社會(huì)基礎設施和(hé)公共服務中每年使用(yòng)1萬億個傳感器，并預計(jì)在2030年後将100萬億傳感器嵌入到(dào)各種場所。

我國早在 20 世紀60年代開(kāi)始涉足傳感器制造業，經曆了(le)多年的發展，大(dà)體可分爲三代：

第一代：是結構型傳感器，它利用(yòng)結構參量變化來(lái)感受和(hé)轉化信号。

第二代：傳感器是20世紀70 年代開(kāi)始發展起來(lái)的固體傳感器， 這(zhè)種傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成，是利用(yòng)材料某些(xiē)特性制成的。

第三代：傳感器是80年代剛剛發展起來(lái)的智能(néng)傳感器。所謂智能(néng)傳感器是指其對(duì)外(wài)界信息具有一定檢測、自(zì)診斷、數據處理(lǐ)以及自(zì)适應能(néng)力，具有高(gāo)精度、成本低(dī)、功能(néng)多樣化、自(zì)動化強等特點，是微型計(jì)算(suàn)機技術與檢測技術相結合的産物。

智能(néng)傳感器具有信息采集、信息處理(lǐ)、信息交換、信息存儲功能(néng)的多元件集成電路，是集傳感芯片、通信芯片、微處理(lǐ)器、驅動程序、軟件算(suàn)法等于一體的系統級産品。

在物聯網這(zhè)個智能(néng)感知(zhī)時(shí)代，智能(néng)傳感器是實現(xiàn)物聯網的關鍵技術之一，在很(hěn)多物聯網場景下(xià)的傳感器都具有智能(néng)傳感器的特點，它在工(gōng)業、農(nóng)業、醫(yī)療、交通等領域将發揮巨大(dà)作(zuò)用(yòng)，在未來(lái)的傳感器市場上(shàng)，智能(néng)傳感器的比重會(huì)越來(lái)越大(dà)。

物聯網時(shí)代對(duì)傳感器的發展要求

從(cóng)19世紀60年代誕生至今，傳感器的曆史已經有150餘年了(le)，在移動互聯網時(shí)代，手機的普及促進了(le)傳感器的發展，但(dàn)也(yě)決定了(le)很(hěn)多類型的傳感器是專爲手機而設計(jì)的。物聯網時(shí)代的“物”在對(duì)傳感和(hé)連接的需求上(shàng)與手機有很(hěn)大(dà)的差别，所以也(yě)對(duì)傳感技術提出了(le)更多、更高(gāo)的要求。總結來(lái)說，傳感器在朝着高(gāo)精度、小(xiǎo)型化、低(dī)功耗、智能(néng)化等方向進化。

1、高(gāo)精度、高(gāo)質量

如果傳感器收集的數據信息出錯，那麽相當于從(cóng)源頭上(shàng)出錯，後面一切數據的傳輸、分析、應用(yòng)也(yě)就沒了(le)意義，所以傳感器的精度和(hé)質量是保障物聯網願景的一道(dào)重要基線。想象一下(xià)，如果一輛智能(néng)網聯汽車傳感器的精度和(hé)質量不達标，這(zhè)就意味着在意外(wài)情況發生的那幾毫秒内系統無法做出正确決策，從(cóng)而嚴重威脅駕駛員的健康。

2、小(xiǎo)型化

随着以智能(néng)手機爲中心的移動設備向多功能(néng)、高(gāo)性能(néng)化發展，要求電路闆内的部件數量更多、體積更小(xiǎo)。因此，傳感器正在逐漸采用(yòng)集成化技術，以實現(xiàn)高(gāo)性能(néng)化和(hé)小(xiǎo)型化。集成溫度傳感器、集成壓力傳感器等早已被廣泛使用(yòng)，今後将有更多集成傳感器被開(kāi)發出來(lái)。

3、低(dī)功耗

手機上(shàng)的微博、微信、視(shì)頻、遊戲，都是電量消耗的大(dà)戶，我們也(yě)早已習慣了(le)每天充電、出遠門(mén)充電寶不離身的日子，但(dàn)你(nǐ)能(néng)想象假如煙(yān)霧報(bào)警器、智能(néng)攝像頭等互聯設備也(yě)需要天天調換電池會(huì)是怎樣一種蹩腳的情景嗎？和(hé)手機不同，很(hěn)多物聯網設備地處人們不常接觸的區(qū)域，所以對(duì)功耗有要求，從(cóng)而決定了(le)傳感器的功耗也(yě)要很(hěn)低(dī)，否則運營成本太高(gāo)。

4、智能(néng)化

随着互聯設備的激增，數據呈現(xiàn)爆炸式增長，中心化的雲端已經“不堪重負”，更重要的是，對(duì)于智能(néng)制造或智慧交通等應用(yòng)場景，雲端分析的延遲會(huì)使數據價值呈現(xiàn)“斷崖式”下(xià)跌，于是，邊緣智能(néng)開(kāi)始興起。

傳感器是很(hěn)好(hǎo)的邊緣節點，用(yòng)嵌入式技術将傳感器與微處理(lǐ)器集成爲一體，使其成爲具有環境感知(zhī)、數據處理(lǐ)、智能(néng)控制與數據通信功能(néng)的智能(néng)數據終端設備，這(zhè)就是所謂的智能(néng)傳感器。這(zhè)種傳感器具有自(zì)學習、自(zì)診斷和(hé)自(zì)補償能(néng)力、複合感知(zhī)能(néng)力以及靈活的通信能(néng)力。這(zhè)樣，傳感器在感知(zhī)物理(lǐ)世界的時(shí)候反饋給物聯網系統的數據就會(huì)更準确，達到(dào)感知(zhī)的目的。

五大(dà)領域對(duì)智能(néng)傳感器的需求暴漲

智能(néng)傳感器具有高(gāo)精度、成本低(dī)、功能(néng)多樣化、自(zì)動化強等特點，它是一種具有信息處理(lǐ)功能(néng)的傳感器，是傳感器集成化與微處理(lǐ)機相結合的産物。在很(hěn)多物聯網場景下(xià)的傳感器都具有智能(néng)傳感器得特點，未來(lái)得物聯網時(shí)代，智能(néng)傳感器将是市場主流。

未來(lái)有前景的幾大(dà)物聯網場景中，智能(néng)工(gōng)業、智能(néng)家居、智慧醫(yī)療、智能(néng)汽車、智能(néng)農(nóng)業等是未來(lái)有可能(néng)普及的物聯網領域。

1、智能(néng)工(gōng)業傳感器是實現(xiàn)工(gōng)業4.0的基礎

衆所周知(zhī)，工(gōng)業4.0已經成爲國家戰略的一部分，智能(néng)制造是國家工(gōng)業變革的關鍵，智能(néng)工(gōng)業傳感器在制造中的角色越來(lái)越重要。工(gōng)業傳感器的特點是性能(néng)指标和(hé)精度要求高(gāo)，不允許數據采集和(hé)處理(lǐ)的失誤。不同于傳統工(gōng)業的傳感器，智能(néng)工(gōng)業傳感器将用(yòng)于智能(néng)制造，它在精度、穩定性、抗沖擊性方面提出了(le)更爲苛刻的要求。

未來(lái)，基于工(gōng)業4.0的智能(néng)工(gōng)業傳感器需求将大(dà)幅增加，而這(zhè)也(yě)是工(gōng)業傳感器廠(chǎng)商面臨的機遇點。

2、智能(néng)家居給這(zhè)些(xiē)傳感器帶來(lái)了(le)增長空(kōng)間

智能(néng)家居的一大(dà)特點就是實現(xiàn)對(duì)家居用(yòng)品的控制，随着物聯網的發展，越來(lái)越多的傳感器将用(yòng)于家電中，如洗衣機、電視(shì)、冰箱、燈光、空(kōng)調、油煙(yān)機等，原來(lái)沒有傳感器的産品都将因智能(néng)家居的普及而成爲傳感器主戰場。

傳感器将是智能(néng)家居産品的标配，例如壓力傳感器可用(yòng)于洗衣機中對(duì)泡沫量的監控；光電傳感器用(yòng)于燈泡實現(xiàn)對(duì)燈光的控制；電磁傳感器用(yòng)在洗碗機裏面可實現(xiàn)噴水(shuǐ)臂的移動等，還有流量傳感器、智能(néng)氣體傳感器等均大(dà)有用(yòng)途。

3、智慧醫(yī)療需要各式各樣的智能(néng)傳感器

智慧醫(yī)療是利用(yòng)物聯網技術，實現(xiàn)患者和(hé)醫(yī)務人員及醫(yī)療設備之間的互動，其工(gōng)作(zuò)的核心部分是對(duì)患者的信息進行采集、存儲、傳輸和(hé)處理(lǐ)。在進行圖像傳輸以及海量數據計(jì)算(suàn)處理(lǐ)的過程中，需要各中各有具有智能(néng)處理(lǐ)功能(néng)的傳感器，如用(yòng)于測量病人血壓的MEMS壓力傳感器，用(yòng)于研究睡眠窒息的熱電傳感器，用(yòng)于監控和(hé)測量體表體溫的溫度傳感器等。

随着物聯網技術的發展，無線醫(yī)療傳感器逐漸向智能(néng)化、微型化、低(dī)功耗等方向發展，傳感器在智慧醫(yī)療領域的應用(yòng)也(yě)會(huì)越來(lái)越廣泛。據外(wài)媒報(bào)道(dào)，科學家研究了(le)一種新型傳感器，可用(yòng)于診斷眼外(wài)傷，它根據測定人類眼淚所含維C濃度的高(gāo)低(dī)，判斷眼外(wài)傷的嚴重情況。最近科學家又研究了(le)一款僅有膠囊大(dà)小(xiǎo)的可吞服心率傳感器，病人吞服後可測量其生命體征等數據并将信息傳輸到(dào)接收器中，供醫(yī)生遠程監控。

随着技術的進步，應用(yòng)于智慧醫(yī)療的傳感器種類将越來(lái)越多，但(dàn)它們的一大(dà)共性是具備智能(néng)傳感器的特點。

4、智能(néng)傳感器助力汽車的智能(néng)化

雖然國内的很(hěn)多汽車實現(xiàn)了(le)一些(xiē)基本的聯網功能(néng)，但(dàn)并不算(suàn)是智能(néng)汽車。随着AI和(hé)物聯網技術的發展，智能(néng)汽車會(huì)成爲未來(lái)的主流。智能(néng)汽車是一個集環境感知(zhī)、多等級輔助駕駛等功能(néng)于一體的綜合系統，它的一大(dà)特點是能(néng)實現(xiàn)聯網控制，而控制與操作(zuò)的關鍵離不開(kāi)智能(néng)傳感器，智能(néng)汽車的普及将帶來(lái)智能(néng)傳感器的增加。

在智能(néng)汽車裏面，未來(lái)應用(yòng)較多的幾大(dà)智能(néng)傳感器将是空(kōng)氣流量傳感器、裏程表傳感器、機油感應傳感器、刹車壓力傳感器、位置傳感器和(hé)碰撞傳感器等。

5、智能(néng)農(nóng)業傳感器市場前景廣闊

智能(néng)農(nóng)業是我國建設成爲農(nóng)業強國的關鍵，在未來(lái)的農(nóng)業生産中，需要很(hěn)多類型的物聯網傳感器和(hé)相關技術。農(nóng)業物聯網的組成包括智能(néng)水(shuǐ)質傳感器、無線傳感網、無線通信等，它們一起組成完整的智能(néng)農(nóng)業系統，傳感器是實現(xiàn)這(zhè)些(xiē)的基礎。

物聯網農(nóng)業的特點是以信息化技術爲基礎，在農(nóng)業生産過程中通過傳感器收集數據并進行量化分析和(hé)智能(néng)決策，農(nóng)業生産的環境非常複雜(zá)，不同的場景需要的傳感器不一樣，如空(kōng)氣溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度等，這(zhè)些(xiē)數據的采集都需要使用(yòng)相對(duì)應的智能(néng)農(nóng)業傳感器。

傳感器在科學技術領域、工(gōng)農(nóng)業生産以及日常生活中發揮着越來(lái)越重要的作(zuò)用(yòng)。人類社會(huì)對(duì)傳感器提出的越來(lái)越高(gāo)的需求是傳感器技術發展的強大(dà)動力，而現(xiàn)代技術突飛(fēi)猛進則爲其發展提供了(le)堅強的後盾。

在物聯網戰略下(xià)，傳感器國産化需求迫切，傳感器行業受到(dào)政府扶持；作(zuò)爲物聯網的關鍵，傳感器成爲整個産業鏈的優勢環節，也(yě)代表了(le)企業的核心競争力。

來(lái)源：傳感中國