传感器技术的发展决定物联网的成败

         2011年11月10日，德国传感器技术协会（AMA）在上海举行了名为“创新传感与测量系统”的研讨会，谷荣祥总经理受邀参加了此次会议，并作了题为“传感器技术的发展决定物联网的成败”发言。
 

传感器技术的发展决定物联网的成败

一、传感器是物联网的基础

       上个世界九十年代世界兴起的internet浪潮，在领军企业的带动下，二十多年来改变了我们的生活，但其信息的来源大部分来源于键盘、鼠标，也就是通过人的辅助把自然界的信息（如文字、图表、照片等）通过计算机终端来交流。
         众所周知，视频通信带来了新的模式，最根本的原因，是因为摄像头图像传感器（图像CMOS,CCD）的出现，既是通信方式革命性转变，也给传感器带来新的技术上的要求。

图1 互联网


图2 视频通信

        物联网与互联网的最大区别在于采集或获取自然界的各种物理量、化学量、生物量的方式不同，互联网是人工的，物联网是自动的。因为物联网采用了传感器。
        传感器是把自然界的各种物理量（温度、压力、长度等），化学量（PH值、水溶氧等），生物量（新鲜度、活性）变成可测量的电信号，我们大众所讲的摄像头，本质是图像传感器。
        我们公认的物联网的三个层次感知层、传输层和应用层。

本人把物联网简单的描述成物联网=互联网+传感器
三个层次应用这样放置

因为作为一个整体系统的物联网概念，在感知、传输和应用三个层次中，一定是你中有我，我中有你，但无论如何描述物联网都离不开传感器，不管是物理量还是化学量，是开关量还是线性量，是有线的还是无线的，是昂贵的还是廉价的，目的只有一个，把自然的参量变成可应用的电讯号，因而传感器是物联网的基础。

二、传感技术制约物联网的发展

IT技术的发展速度及水平是不平衡、不一致、不统一、不同速的，新技术的发展都是在现有的技术基础上不断的挖掘，同时市场应用和技术难度也决定新技术的发展速度。
纵观计算机、通信、网络和传感器的发展速度，我们可以用不同的运输器来形容其不同的速度，计算机技术在cpu和存储器的支持下，犹如一家掠空的飞机；通信技术好比高速列车飞驰而过；网络技术也不甘示弱，其发展速度如同高速公路上的“BMW”；而传感器却相对慢了下来，犹如一辆马车行走在乡间小道。

计算机技术的发展速度



通信技术的发展速度


网络技术的发展速度


传感器技术的发展速度

大致回顾一下IT技术的发展轨迹，可以得出下列图形来表示IT技术的发展，可以说明物联网的需求以及传感器在物联网中的作用。

物联网起源图

笔者亦在不同的场合，以不同的题目呼吁物联网时代必须努力发展传感器技术，如《决战传感器，取胜物联网》《春播“传感”种，秋收“物联”果》等，从当前中国发展物联网的实践看，由于发展传感器的难度比较大，所以，传感技术制约物联网的发展，没有传感器，勿谈物联网。犹如管理理论中的“短板效应”传感技术的速度决定物联网的速度。

三、发展传感技术的难点与思路

我们先来关注一个现象，全球著名的通信公司有思科、诺基亚、华为、中兴；全球著名的计算机公司有戴尔、惠普、联想等；全球著名的互联网公司有谷歌、百度、新浪等；全球著名的软件公司有微软、甲骨文等；而全球著名的传感器公司是谁呢？这个问题恐怕我们在坐的行内人士也难以回答，这不是我们知识面不够多，而是传感器行业本身的问题。
发展传感器的难点是什么？主要有两点，一是技术繁杂，而不仅是复杂；二是应用多样，因而市场分散，同时如何应用本身就是一个技术。
传感器的技术管理，首先表现在第一层次种类多，包括物理量、化学量、生物量，以及未定义的自然参量。第二层次表现在每类自然参量的多样性，如物理量，又包括力、热、光、电、磁等多种一级参量。第三个层次是每种一级参数，又包括多种不同原理，而这些不同原理的传感器，又不能全部替代其他原理。例如，压力传感器，就有应变片原理、压电原理、电容原理、硅压阻原理、陶瓷原理、溅射薄膜原理、蓝宝石原理、微熔原理等。每种原理都各有优缺点。同样，常见的温度传感器、湿度传感器、流量传感器、转速传感器等都有不同的原理。第四个层次是由于不同原理，就涉及到不同的科学技术。例如；压力传感器就涉及到金属、非金属材料技术、机加工技术和MEMS技术、半导体技术、电子技术等等.



传感器市场广泛但不集中。同时，同一个传感器可以解决不同问题，例如，压力传感器可以测量压力，也可测量高度、液位。同一个问题又可以用不同的传感器来解决。例如，转速，根据情况的不同，可以用开关型传感器解决。也可以用编码器，还可以用加速度传感器、陀螺仪等来解决。这就是，掌握各种传感器技术，并学会在不同的环境下应用，本身就是一门技术。
发展传感器的思路在哪里？本人以为，在目前已具备的条件下，最有效的办法就是“大量应用”。用市场来驱动技术，降低成本，进而规模化应用，走向良性循环。物联网就是为我们提供了这样的市场和机会。因而，目前是快速发展传感器技术的大好时机。


四、中星测控公司的传感器与物联网产品

1、压力传感器

中星测控自主研发生产多种压力传感器，其中包括了空压机专用压力传感器、空调制冷系统专用压力传感器、汽车专用压力传感器、扩散硅压力变送器、智能压力变送器、溅射薄膜压力变送器、陶瓷电阻压力变送器、高精度压力变送器、液位变送器、无线压力传感器及无线液位传感器。

2、惯性传感器



 

3、物联网产品

感知企业系统(SES)
感知企业系统是通过监测企业各种环境和管理信息并进行分析汇总，以保证企业的正常运行及为员工提供舒适的工作环境，提高企业生产、管理效率。感知企业系统主要包括三个子系统：感知环境、感知安防、感知管理等，无线传输方式可选用Zigbee、GSM及GPRS。

感知企业系统（SES）


感知家庭系统(SHS)
感知家庭系统由网络传输和感知系统两个部分组成。网络传输负责将感知到的各种参数传递给手机或电脑，可以通过ZIGBEE、GPRS、GSM等无线传输；感知系统以智能服务器为核心，采集家庭的环境、安全信息，并接收来自手机或电脑的控制命令。感知家庭系统根据功能可分为三个子系统：感知安防、感知救助、感知环境。不同家庭可根据具体需求，选择适合的子系统。

感知家庭系统(SHS)
 

跌倒报警器
随着人口老龄化趋势的加剧，老年人的家庭护理需求日益增多。跌倒报警器实时监测老人身体的运动状态，老人意外摔倒时，跌倒报警器通过GSM/GPRS自动发送报警短信，也可在老人感觉身体不适时手动发送求助报警短信，及时通知子女或指定人员，以便得到及时救援。跌倒器还可应用于贵重物品防盗、站岗哨兵所遇紧急情况跌倒时的自动报警。

跌倒报警器

产品功能：

1、跌倒自动现场报警

2、跌倒自动短信报警（单/群发）

3、紧急情况按键短信报警（单/群发）

4、机主状态短信问询

5、定时温馨提示

6、电量不足短信提示



物联网环境专用传感器(室内型)

基本功能：温度、湿度、大气压、空气质量、光照
可增加功能：二氧化碳、烟感、倾角、噪声
传输方式:ZigBee、GPRS、GSM

特 点:
将多种环境参量集于一体
采用间歇式工作方式，功耗低
实时在线监测，将报警状态及时发送给用户
可根据客户需求，设置报警上、下限阀值
采用无线传输方式，减少现场布线，提高系统可维护性、可靠性及可扩展性
 

五、传感技术的发展决定物联网的成败

综上所述，传感技术已经大大地滞后了，尤其是中国物联网的发展，传感器技术已经摆到了十分重要、十分必要、十分紧迫的地位，成为提高、完善物联网的关键要素。没有传感器，勿谈物联网。尤其是全球、全面意义上的物联网。没有传感器，就没有物联网，就没有感知中国，就没有智慧地球。就如同智慧人类，却没有眼睛、耳朵、鼻子、皮肤一样。