传感器好比人的眼耳口鼻，但又(yòu)不仅仅只是人的感官那么简单，它甚至能(néng)够采集到更多(duō)的有(yǒu)用(yòng)信息。既然如此，就可(kě)说这些传感器是整个物(wù)联网系统工(gōng)作(zuò)的基础，正是因为(wèi)有(yǒu)了传感器，物(wù)联网系统才有(yǒu)内容传递给“大脑”。

在过去，传感器更多(duō)应用(yòng)于工(gōng)业。但是随着时间推移，它已经慢慢走入我们的生活。

传感器是物(wù)联网发展的基石

随着工(gōng)信部在6月6号发放5G正式商(shāng)用(yòng)牌照，5G的到来似乎将物(wù)联网推到了一个风口处，而物(wù)联网的小(xiǎo)翅膀是什么呢(ne)，或许不同的人有(yǒu)不同的答(dá)案，而传感器无疑是其中(zhōng)一个重要的选项。

物(wù)联网层次结构

从物(wù)联网层次结构图中(zhōng)可(kě)以看到物(wù)联网主要是由：感知层、网络层、支撑层和应用(yòng)层四部分(fēn)构成。有(yǒu)句俗话说得好：下层基础决定上层建筑。传感器作(zuò)为(wèi)物(wù)联网感知层的重要组成部分(fēn)之一，作(zuò)为(wèi)整个物(wù)联网的基础，其重要性是不言而喻的。

物(wù)联网系统中(zhōng)的海量数据信息来源于终端设备，而终端设备数据来源可(kě)归根于传感器，传感器赋予了万物(wù)“感官”功能(néng)，如人类依靠视觉、听觉、嗅觉、触觉感知周围环境，同样物(wù)体(tǐ)通过各种传感器也能(néng)感知周围环境。且比人类感知更准确、感知范围更广。例如人类无法通过触觉准确感知某物(wù)体(tǐ)具(jù)体(tǐ)温度值，也无法感知上千高温，也不能(néng)辨别细微的温度变化，但传感器可(kě)以。可(kě)以说传感器就是“万物(wù)互联”时代物(wù)体(tǐ)与物(wù)体(tǐ)之间交流的“语言”。

传感器在物(wù)联网产(chǎn)业中(zhōng)的作(zuò)用(yòng)

物(wù)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，它是互联网的升级，也是信息化时代的核心。物(wù)联网的发展需要智能(néng)感知、识别和通讯等技(jì )术支撑，而感知的关键就是传感器及相关技(jì )术，可(kě)以毫不夸张的说，没有(yǒu)传感器的进步，就没有(yǒu)物(wù)联网的繁荣。随着物(wù)联网的发展，传感器产(chǎn)业也将迎来爆发，传感器是物(wù)联网采集数据的关键组件，扮演着不可(kě)或缺的角色。

随着全球开始步入高速发展的信息时代，在获取和处理(lǐ)信息过程中(zhōng)，首先要解决的就是要获取可(kě)靠并准确的信息，而传感器是获取信息的主要手段和途径。例如在工(gōng)业4.0时代，要用(yòng)传感器来监视和控制生产(chǎn)过程中(zhōng)的参数，使设备保持正常的工(gōng)作(zuò)状态；在智能(néng)家居领域，传感器是实现用(yòng)户和家居单品（灯光、电(diàn)视、冰箱、音响等）互动的基础；在无人驾驶中(zhōng)，需要通过传感器对交通和环境数据的采集和处理(lǐ)，这样才能(néng)保证汽车(chē)在道路上的行驶……可(kě)以毫不夸张的说，未来物(wù)联网有(yǒu)多(duō)大的市场，传感器就能(néng)有(yǒu)多(duō)大的作(zuò)为(wèi)。

随着物(wù)联网需求的增加，目前国(guó)内传感器呈现一种高速增长(cháng)的态势。据统计， 预计到2021年将增至5937亿元，未来五年中(zhōng)国(guó)传感器产(chǎn)业年均复合增长(cháng)率约30%，远(yuǎn)高于全球平均水平。

传感器发展历程

物(wù)联网自提出到如今已经二十多(duō)年，但传感器部署规模并未普及，致使没有(yǒu)足够物(wù)理(lǐ)层，导致数据不足，从源头上制约产(chǎn)业发展。传感器部署作(zuò)为(wèi)物(wù)联网基础设施，多(duō)年前就有(yǒu)国(guó)家提出万亿传感器革命，旨在推动社会基础设施和公(gōng)共服务(wù)中(zhōng)每年使用(yòng)1万亿个传感器，并预计在2030年后将100万亿传感器嵌入到各种场所。

我国(guó)早在 20 世纪60年代开始涉足传感器制造业，经历了多(duō)年的发展，大体(tǐ)可(kě)分(fēn)为(wèi)三代：

第一代：是结构型传感器，它利用(yòng)结构参量变化来感受和转化信号。

第二代：传感器是20世纪70 年代开始发展起来的固体(tǐ)传感器， 这种传感器由半导体(tǐ)、电(diàn)介质(zhì)、磁性材料等固体(tǐ)元件构成，是利用(yòng)材料某些特性制成的。

第三代：传感器是80年代刚刚发展起来的智能(néng)传感器。所谓智能(néng)传感器是指其对外界信息具(jù)有(yǒu)一定检测、自诊断、数据处理(lǐ)以及自适应能(néng)力，具(jù)有(yǒu)高精(jīng)度、成本低、功能(néng)多(duō)样化、自动化强等特点，是微型计算机技(jì )术与检测技(jì )术相结合的产(chǎn)物(wù)。

智能(néng)传感器具(jù)有(yǒu)信息采集、信息处理(lǐ)、信息交换、信息存储功能(néng)的多(duō)元件集成电(diàn)路，是集传感芯片、通信芯片、微处理(lǐ)器、驱动程序、软件算法等于一体(tǐ)的系统级产(chǎn)品。

在物(wù)联网这个智能(néng)感知时代，智能(néng)传感器是实现物(wù)联网的关键技(jì )术之一，在很(hěn)多(duō)物(wù)联网场景下的传感器都具(jù)有(yǒu)智能(néng)传感器的特点，它在工(gōng)业、农业、医(yī)疗、交通等领域将发挥巨大作(zuò)用(yòng)，在未来的传感器市场上，智能(néng)传感器的比重会越来越大。

物(wù)联网时代对传感器的发展要求

从19世纪60年代诞生至今，传感器的历史已经有(yǒu)150余年了，在移动互联网时代，手机的普及促进了传感器的发展，但也决定了很(hěn)多(duō)类型的传感器是专为(wèi)手机而设计的。物(wù)联网时代的“物(wù)”在对传感和连接的需求上与手机有(yǒu)很(hěn)大的差别，所以也对传感技(jì )术提出了更多(duō)、更高的要求。总结来说，传感器在朝着高精(jīng)度、小(xiǎo)型化、低功耗、智能(néng)化等方向进化。

1、高精(jīng)度、高质(zhì)量

如果传感器收集的数据信息出错，那么相当于从源头上出错，后面一切数据的传输、分(fēn)析、应用(yòng)也就没了意义，所以传感器的精(jīng)度和质(zhì)量是保障物(wù)联网愿景的一道重要基线(xiàn)。想象一下，如果一辆智能(néng)网联汽车(chē)传感器的精(jīng)度和质(zhì)量不达标，这就意味着在意外情况发生的那几毫秒(miǎo)内系统无法做出正确决策，从而严重威胁驾驶员的健康。

2、小(xiǎo)型化

随着以智能(néng)手机为(wèi)中(zhōng)心的移动设备向多(duō)功能(néng)、高性能(néng)化发展，要求电(diàn)路板内的部件数量更多(duō)、体(tǐ)积更小(xiǎo)。因此，传感器正在逐渐采用(yòng)集成化技(jì )术，以实现高性能(néng)化和小(xiǎo)型化。集成温度传感器、集成压力传感器等早已被广泛使用(yòng)，今后将有(yǒu)更多(duō)集成传感器被开发出来。

3、低功耗

手机上的微博、微信、视频、游戏，都是电(diàn)量消耗的大户，我们也早已习惯了每天充电(diàn)、出远(yuǎn)门充电(diàn)宝不离身的日子，但你能(néng)想象假如烟雾报警器、智能(néng)摄像头等互联设备也需要天天调换电(diàn)池会是怎样一种蹩脚的情景吗？和手机不同，很(hěn)多(duō)物(wù)联网设备地处人们不常接触的区(qū)域，所以对功耗有(yǒu)要求，从而决定了传感器的功耗也要很(hěn)低，否则运营成本太高。

4、智能(néng)化

随着互联设备的激增，数据呈现爆炸式增长(cháng)，中(zhōng)心化的云端已经“不堪重负”，更重要的是，对于智能(néng)制造或智慧交通等应用(yòng)场景，云端分(fēn)析的延迟会使数据价值呈现“断崖式”下跌，于是，边缘智能(néng)开始兴起。

传感器是很(hěn)好的边缘节点，用(yòng)嵌入式技(jì )术将传感器与微处理(lǐ)器集成为(wèi)一体(tǐ)，使其成为(wèi)具(jù)有(yǒu)环境感知、数据处理(lǐ)、智能(néng)控制与数据通信功能(néng)的智能(néng)数据终端设备，这就是所谓的智能(néng)传感器。这种传感器具(jù)有(yǒu)自学(xué)习、自诊断和自补偿能(néng)力、复合感知能(néng)力以及灵活的通信能(néng)力。这样，传感器在感知物(wù)理(lǐ)世界的时候反馈给物(wù)联网系统的数据就会更准确，达到感知的目的。

五大领域对智能(néng)传感器的需求暴涨

智能(néng)传感器具(jù)有(yǒu)高精(jīng)度、成本低、功能(néng)多(duō)样化、自动化强等特点，它是一种具(jù)有(yǒu)信息处理(lǐ)功能(néng)的传感器，是传感器集成化与微处理(lǐ)机相结合的产(chǎn)物(wù)。在很(hěn)多(duō)物(wù)联网场景下的传感器都具(jù)有(yǒu)智能(néng)传感器得特点，未来得物(wù)联网时代，智能(néng)传感器将是市场主流。

未来有(yǒu)前景的几大物(wù)联网场景中(zhōng)，智能(néng)工(gōng)业、智能(néng)家居、智慧医(yī)疗、智能(néng)汽车(chē)、智能(néng)农业等是未来有(yǒu)可(kě)能(néng)普及的物(wù)联网领域。

1、智能(néng)工(gōng)业传感器是实现工(gōng)业4.0的基础

众所周知，工(gōng)业4.0已经成为(wèi)国(guó)家战略的一部分(fēn)，智能(néng)制造是国(guó)家工(gōng)业变革的关键，智能(néng)工(gōng)业传感器在制造中(zhōng)的角色越来越重要。工(gōng)业传感器的特点是性能(néng)指标和精(jīng)度要求高，不允许数据采集和处理(lǐ)的失误。不同于传统工(gōng)业的传感器，智能(néng)工(gōng)业传感器将用(yòng)于智能(néng)制造，它在精(jīng)度、稳定性、抗冲击性方面提出了更为(wèi)苛刻的要求。

未来，基于工(gōng)业4.0的智能(néng)工(gōng)业传感器需求将大幅增加，而这也是工(gōng)业传感器厂商(shāng)面临的机遇点。

2、智能(néng)家居给这些传感器带来了增长(cháng)空间

智能(néng)家居的一大特点就是实现对家居用(yòng)品的控制，随着物(wù)联网的发展，越来越多(duō)的传感器将用(yòng)于家电(diàn)中(zhōng)，如洗衣机、电(diàn)视、冰箱、灯光、空调、油烟机等，原来没有(yǒu)传感器的产(chǎn)品都将因智能(néng)家居的普及而成为(wèi)传感器主战场。

传感器将是智能(néng)家居产(chǎn)品的标配，例如压力传感器可(kě)用(yòng)于洗衣机中(zhōng)对泡沫量的监控；光电(diàn)传感器用(yòng)于灯泡实现对灯光的控制；电(diàn)磁传感器用(yòng)在洗碗机里面可(kě)实现喷水臂的移动等，还有(yǒu)流量传感器、智能(néng)气体(tǐ)传感器等均大有(yǒu)用(yòng)途。

3、智慧医(yī)疗需要各式各样的智能(néng)传感器

智慧医(yī)疗是利用(yòng)物(wù)联网技(jì )术，实现患者和医(yī)务(wù)人员及医(yī)疗设备之间的互动，其工(gōng)作(zuò)的核心部分(fēn)是对患者的信息进行采集、存储、传输和处理(lǐ)。在进行图像传输以及海量数据计算处理(lǐ)的过程中(zhōng)，需要各中(zhōng)各有(yǒu)具(jù)有(yǒu)智能(néng)处理(lǐ)功能(néng)的传感器，如用(yòng)于测量病人血压的MEMS压力传感器，用(yòng)于研究睡眠窒息的热电(diàn)传感器，用(yòng)于监控和测量体(tǐ)表体(tǐ)温的温度传感器等。

随着物(wù)联网技(jì )术的发展，无线(xiàn)医(yī)疗传感器逐渐向智能(néng)化、微型化、低功耗等方向发展，传感器在智慧医(yī)疗领域的应用(yòng)也会越来越广泛。据外媒报道，科(kē)学(xué)家研究了一种新(xīn)型传感器，可(kě)用(yòng)于诊断眼外伤，它根据测定人类眼泪所含维C浓度的高低，判断眼外伤的严重情况。最近科(kē)学(xué)家又(yòu)研究了一款仅有(yǒu)胶囊大小(xiǎo)的可(kě)吞服心率传感器，病人吞服后可(kě)测量其生命体(tǐ)征等数据并将信息传输到接收器中(zhōng)，供医(yī)生远(yuǎn)程监控。

随着技(jì )术的进步，应用(yòng)于智慧医(yī)疗的传感器种类将越来越多(duō)，但它们的一大共性是具(jù)备智能(néng)传感器的特点。

4、智能(néng)传感器助力汽车(chē)的智能(néng)化

虽然国(guó)内的很(hěn)多(duō)汽车(chē)实现了一些基本的联网功能(néng)，但并不算是智能(néng)汽车(chē)。随着AI和物(wù)联网技(jì )术的发展，智能(néng)汽车(chē)会成为(wèi)未来的主流。智能(néng)汽车(chē)是一个集环境感知、多(duō)等级辅助驾驶等功能(néng)于一体(tǐ)的综合系统，它的一大特点是能(néng)实现联网控制，而控制与操作(zuò)的关键离不开智能(néng)传感器，智能(néng)汽车(chē)的普及将带来智能(néng)传感器的增加。

在智能(néng)汽车(chē)里面，未来应用(yòng)较多(duō)的几大智能(néng)传感器将是空气流量传感器、里程表传感器、机油感应传感器、刹车(chē)压力传感器、位置传感器和碰撞传感器等。

5、智能(néng)农业传感器市场前景广阔

智能(néng)农业是我国(guó)建设成为(wèi)农业强国(guó)的关键，在未来的农业生产(chǎn)中(zhōng)，需要很(hěn)多(duō)类型的物(wù)联网传感器和相关技(jì )术。农业物(wù)联网的组成包括智能(néng)水质(zhì)传感器、无线(xiàn)传感网、无线(xiàn)通信等，它们一起组成完整的智能(néng)农业系统，传感器是实现这些的基础。

物(wù)联网农业的特点是以信息化技(jì )术为(wèi)基础，在农业生产(chǎn)过程中(zhōng)通过传感器收集数据并进行量化分(fēn)析和智能(néng)决策，农业生产(chǎn)的环境非常复杂，不同的场景需要的传感器不一样，如空气温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等，这些数据的采集都需要使用(yòng)相对应的智能(néng)农业传感器。

传感器在科(kē)学(xué)技(jì )术领域、工(gōng)农业生产(chǎn)以及日常生活中(zhōng)发挥着越来越重要的作(zuò)用(yòng)。人类社会对传感器提出的越来越高的需求是传感器技(jì )术发展的强大动力，而现代技(jì )术突飞猛进则为(wèi)其发展提供了坚强的后盾。

在物(wù)联网战略下，传感器国(guó)产(chǎn)化需求迫切，传感器行业受到政府扶持；作(zuò)为(wèi)物(wù)联网的关键，传感器成为(wèi)整个产(chǎn)业链的优势环节，也代表了企业的核心竞争力。

来源：传感中(zhōng)国(guó)