10.21 對於物聯網而言 傳感器有多重要？

不同類型的應用程序需要不同類型的傳感器才能從環境中收集數據。本文介紹了一些常見的物聯網傳感器。

在物聯網(IoT)生態系統中，有兩點非常重要：互聯網以及諸如傳感器和執行器之類的物理設備。如圖1所示，物聯網系統的底層由傳感器連接性和收集信息的網絡組成。該層是物聯網系統的重要組成部分，並與下一層即網關和網絡層建立網絡連接。

對於物聯網而言 傳感器有多重要？

傳感器的主要目的是從周圍環境中收集數據。傳感器或物聯網系統的“物”構成了前端。這些在信號轉換和處理後直接或間接連接到物聯網網絡。但是所有傳感器都不相同，不同的物聯網應用需要不同類型的傳感器。例如，數字傳感器使用串行外圍設備接口(SPI)總線即可輕鬆直接與微控制器接口。但是對於模擬傳感器，可以使用模數轉換器(ADC)或Sigma-Delta調製器將數據轉換為SPI輸出。

一、IoT傳感器的一些常見類型

1、溫度傳感器

這些設備測量從物體或周圍區域產生的熱量。它們可用於空調，冰箱和用於環境控制的類似設備中。它們還用於製造過程，農業和健康行業。

從製造業到農業，溫度傳感器幾乎可用於每種物聯網環境。在製造中，傳感器用於監視機器的溫度。在農業中，這些可用於監測土壤，水和植物的溫度。

溫度傳感器包括熱電偶，熱敏電阻，電阻溫度檢測器(RTD)和集成電路(IC)。圖2顯示了一些常見類型的溫度傳感器。

2、溼度傳感器

空氣中的水蒸氣量或溼度會影響人體舒適度以及許多工業生產過程。因此，監控溼度水平很重要。溼度測量最常用的單位是相對溼度(RH)，露/霜點(D / F PT)和百萬分率(PPM)。

3、運動傳感器

運動傳感器不僅用於安全目的，而且還用於自動門控制，自動停車系統，自動水槽，自動馬桶沖洗器，幹手機，能源管理系統等。您可以在IoT中使用這些傳感器，並通過智能手機或電腦。HC-SR501無源紅外(PIR)傳感器是用於愛好項目的流行運動傳感器。

4、氣體傳感器

這些傳感器用於檢測有毒氣體。最常用的傳感技術是電化學，光電離和半導體。隨著技術的進步和新規範的推出，有大量的氣體傳感器可以用來幫助擴展物聯網應用中部署的有線和無線連接。

5、煙霧感應器

煙霧探測器已經在家庭和工業中使用了很長時間。隨著物聯網的出現，其應用變得更加方便和用戶友好。此外，將無線連接添加到煙霧探測器可實現其他功能，從而增加安全性和便利性。

6、壓力傳感器

這些傳感器用於物聯網系統中，以監視由壓力信號驅動的系統和設備。當壓力範圍超出閾值水平時，設備會提醒用戶應解決的問題。例如，BMP180是一種流行的數字壓力傳感器，用於手機，PDA，GPS導航設備和戶外設備。壓力傳感器還分別用於智能車輛和飛機中以確定力和高度。在車輛中，胎壓監測系統(TPMS)用於在胎壓過低並可能產生不安全駕駛條件時向駕駛員發出警報。

7、影像感應器

這些傳感器可用於數碼相機，醫學成像系統，夜視設備，熱成像設備，雷達，聲納，媒體室和生物識別系統中。在零售行業中，這些傳感器用於監視通過IoT網絡訪問商店的客戶。在辦公室和公司建築物中，它們用於通過IoT網絡監視員工和各種活動。

8、加速度傳感器

這些傳感器用於智能手機，車輛，飛機和其他應用中，以檢測物體的方向，搖動，敲擊，傾斜，運動，定位，衝擊或振動。不同類型的加速度計包括霍爾效應加速度計，電容式加速度計和壓電式加速度計。

9、紅外傳感器

這些傳感器可以測量物體散發的熱量。它們被用於各種IoT項目中，包括醫療保健以監測血液流量和血壓，智能手機以用作遠程控制和其他功能，可穿戴設備以檢測光量，溫度計以監測車輛的溫度和盲點檢測。

10、接近傳感器

這些傳感器無需任何物理接觸即可檢測附近物體的存在或不存在。感應器，電容式，光電，超聲波和磁性傳感器的類型不同。這些主要用於對象計數器，過程監視和控制。

在典型的物聯網系統中，傳感器可以收集信息並路由到控制中心，在該中心做出決定，並響應於該感應到的輸入將相應的命令發送回執行器。

二、精確傳感器的重要性

想象一下，你是一家酒吧老闆，並且你要測量從其中一個水龍頭流出的啤酒量。一種執行此操作的方法是，將傳感器安裝在從啤酒桶到水龍頭的管線上。該傳感器很可能在內部裝有小葉輪。當啤酒流過傳感器時，它將導致葉輪旋轉，就像氣象站上的螺旋槳一樣。

當葉輪旋轉時，它將向計算機發送一連串的電脈衝。計算機將解釋脈衝，以確定流過多少啤酒。聽起來很簡單，對吧？

這是傳感器變得有趣的地方。如果回頭看一下上面的描述，你會發現這樣的測量從未直接測量過傳感器中流過的啤酒量。這樣的測量只是從一連串的電脈衝中解釋了傳感器。這意味著必須首先弄清楚如何解釋傳感器，那就是校準。

要校準傳感器，這樣測量方案變成了必須拿一個容量已知的容器，例如品脫杯。然後，必須在各種條件下填充該容器，以確定電脈衝信號的外觀。

例如，第一次倒出一個新的小桶時，泡沫往往會更多，與從啤酒中部倒出的泡沫(啤酒)相比，泡沫的讀法有所不同。只有通過反覆試驗和大量數據，這樣測量出來的數據才是可信可解釋的，這些數據就能確定倒入了多少啤酒。

一旦相關性眾所周知，就可以制定協議以始終確保傳感器正確讀取。這稱為校準。著名的製造商將提供經過完全校準的設備，並提供有關如何重新校準以驗證傳感器精度的說明。

感測到的數據的準確性至關重要，因為你將基於對數據的後續分析來制定關鍵任務決策，如果數據錯誤，這些決策將毫無價值。

這也就是傳感器在物聯網中扮演的角色，整個物聯網系統的有效性都是依靠傳感器收集到數據的精準性作為依據的。

三、物聯網平臺

IoT設備與其他IoT設備連接，通過Internet傳輸協議提供數據。因此，物聯網系統中的兩個主要部門是後端的網絡和物聯網平臺以及前端的傳感器和執行器。

大多數物聯網平臺都依賴傳感器。有許多可用的物聯網平臺，但突出的兩個主要物聯網平臺是工業和消費者。這兩個平臺的應用和要求略有不同。工業物聯網平臺必須穩定，可靠和安全，因為平臺故障可能要花費數百萬美元甚至生命。另一方面，消費物聯網平臺的故障可能只是給您帶來的不便。

但是，在你的應用選擇最佳物聯網平臺時，需要考慮一些通用參數。其中一些參數包括可靠性，穩定性，靈活性，安全性支持，定價模型，移動/ Web應用程序支持，處理多種連接產品的能力，電源或網絡連接失敗時的數據保留或備份以及啟動的速度和時間產品。

四、小結

隨著物聯網應用的增長，對傳感器的需求也在增長。有各種各樣的傳感器可用。但是對於物聯網應用，選擇合適的傳感器以及合適的物聯網平臺也很重要。