物联网的传感器技术 物联网中最常用的传感器类型

物联网中最常用的传感器类型

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物联网（IoT）是近几年最热门的技术流行语，它旨在收集、共享和分析数据，并从中创造价值。但如果没有准确数据，物联网将成为一堆无用的技术，因此，传感器和执行器的重要性使其能够感知周围世界并据此采取行动。

了解传感器和执行器

物联网由几个技术层级组成，这些层级使普通事物能够共享数据，并最终提供智能、自主行动和价值，而这些在很大程度上取决于数据本身的质量。因此，传感器和执行器是物联网技术堆栈中不可或缺的一部分，并且也是每个物联网系统开发中的成败要素。

显然，传感器和执行器对物联网非常重要，但是它们到底是什么？传感器，也称为换能器，是一种装置，其任务是检测周围环境中的事件或变化，并将这些物理现象（如温度、光、空气湿度、运动、化学物质等）转换成可输出的信号，然后可以对其进行有意义的解读。另一方面，执行器可以被视为与传感器功能相反的工具。通过解读从控制系统发出的信号并将其转换成机械运动，执行器实际上是通过各种简单的动作来改变其物理环境，包括但不限于打开和关闭阀门、改变其他设备的位置或角度、激活它们或发出声音或光等。

虽然普通的电子传感器和执行器已经存在了几十年，并且在现代工业应用中无处不在，但是，物联网的出现为传感器和执行器的应用开辟了全新的可能性，不仅在工业领域，而且在商业和家用领域也是如此。作为物联网不可或缺的推动因素，传感器和执行器有助于监测、控制和简化从智能汽车到雨林保护等各个领域的运营。（来自物联之家网）物联网彻底改变了它们的应用方式并扩大了它们的应用范围，它使传感器可以用于功能强大的、基于云的分析软件，从而为机器、人员和环境等开发智能解决方案。

考虑到以上所有因素，毫无疑问，为了保持其快速发展，物联网需要越来越高效（最好是低成本）的传感器解决方案。可靠的传感器和执行器系统是构建每一个智能部署的基础，因此，必须了解现有的物联网传感器解决方案和选项。接下来，让我们探讨物联网项目中最常用的传感器类型。

传感器类型

传感器可以是独立的设备，也可以嵌入到普通物体或机器中，以使它们变得智能。根据要测量的物理现象可以将其分为几个不同类别。下面是在物联网中应用最广泛的一些传感器类型。

▲温度传感器

这种最基本的传感器适用于各种物联网用例，在这些用例中，跟踪空气、工作环境、机器或其他物体的热状况至关重要。温度传感器在制造工厂、仓库、天气预报系统和农业中特别有用，其中对土壤进行温度监测旨在提供平衡且最大化的作物生长环境。

▲湿度传感器

虽然它们最明显和最广泛的用途是在气象站中报告和预报天气，但令人惊讶的是，湿度和水分传感器也广泛用于农业、环境监测、食品供应链、暖通空调和健康监测。

▲光传感器

依靠环境光线强度，智能电视、手机或电脑屏幕能够通过光传感器来调节亮度，但是用于检测环境光线的传感器不仅在消费电子产品中很常见，而且在智慧城市应用中也很普遍。它们越来越多地用于调节路灯或城市照明水平，以提高经济性。

▲声音和噪声传感器

智能声音传感器能够监测给定环境中的噪声水平。声音传感器系统能够测量并提供数据，以帮助防止噪音污染，因此在智慧城市解决方案中越来越受到重视。

▲水位（液位）传感器

为了防止自然灾害，水位监测传感器收集的数据可用于洪水预警系统进行分析和预测。除了环境保护之外，该传感器还可用于各种工业应用，以控制和优化制造流程。

▲存在与接近传感器

通过发射电磁辐射束，这种类型的传感器能够感测其目标物体的存在并确定两者之间的距离。凭借其高可靠性和长寿命，它们迅速进入了智能汽车、机器人、制造、机械、航空甚至智能停车解决方案等众多物联网领域。

▲运动传感器

智能建筑系统可能是运动传感器最常见的物联网用例。尽管这一明显事实大体上是正确的，但除了帮助监控私人或公共空间免受入侵和盗窃之外，运动传感器的使用正在扩展到能源管理解决方案、智能摄像头、自动化设备等许多其他方面。

▲陀螺仪传感器

这种传感器的任务是检测旋转并测量角速度，这使得它非常适合导航系统、机器人、消费电子产品和涉及旋转的制造流程。对于更日常的物联网应用，陀螺仪传感器越来越多地安装在运动员使用的物联网设备中，以精确测量身体运动，以分析和改善他们的运动表现。

▲化学传感器

检测化合物（固体、液体和气体）的传感器是工业安全系统、环境保护解决方案以及科学研究中必不可少的元素。此外，它们已经在物联网支持的空气质量监测中站稳脚跟，这有助于城市抗击空气和水污染的有害影响。

▲图像传感器

图像传感器将光学数据转换成电脉冲，使连网设备能够观察周围环境，并利用从所提供的数据分析中获得见解，以采取行动。（来源物联之家网）每当需要智能设备“看到”周围环境时，就会使用图像传感器，其中包括智能车辆、安全系统、雷达和声纳等军事设备、医疗成像设备，当然还有数码摄像机。

执行器类型

执行器，顾名思义，可以作用于它们的直接环境，使它们嵌入的机器或设备能够正确运行。虽然它们很小，并且在操作过程中很少能看到，但是它们的工作效果可以在车辆、工业机器或任何其他涉及自动化技术的电子设备中感受到。根据其构建模式和在特定物联网环境中的作用，可以将其分为四个主要类别：

▲线性执行器——用于使物体或元件沿直线运动。

▲旋转执行器—它们能够实现设备组件或整个对象的精确旋转运动。

▲继电器执行器——此类别包括基于电磁的执行器，用于操作灯、加热器甚至智能汽车中的电源开关。

▲电磁阀执行器——作为锁定或触发机制的一部分，在家用电器中使用最广泛，它们还充当基于物联网的煤气和水泄漏监测系统的控制器。

总结

传感器是一种看似微不足道的小型设备，可将数据馈送到物联网系统，而这是构建机器智能的真正基础。另一方面，执行器代表了每个智能企业背后的驱动力。在这两种情况下，物联网不仅对它们的感知和运作方式感兴趣，而且还对它们能够使事情做得更快更好感兴趣。

物联网如何工作——第1部分：传感器

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来源：物联之家（iothome.com）

本文是我们 “物联网如何工作”系列的第一部分，我们将以简单易懂的方式介绍物联网的关键要素。

围绕物联网（IOT）的炒作已经持续多年，Gartner估计到2020年将有200亿台设备连接到互联网。

物联网在物流、医疗、维护、制造和建筑等多个行业中有着无数多的使用案例。在企业中应用物联网的最终目标是节省时间和金钱，并提高效率。

例如，在制造业中，物联网可用于监测机器的过热或过度振动。这使得制造商能够应用预防性维护而不是被动式维护，从而避免计划外和昂贵的停机时间。

但是，物联网是如何工作的？通常，物联网解决方案由四个基本要素组成：

1、传感器

2、网络连接

3、数据处理

4、用户界面

我们将从第一个要素开始“物联网如何工作”系列：传感器。

什么是传感器？

物联网工作流程从传感器设备开始。传感器并不新鲜，它们已经被组织使用了很长时间（你知道第一个传感器是在19世纪发明的吗？）。然而，随着物联网的兴起，传感器的作用大大增强了。

传感器是一种监测和响应来自物理环境中某种输入的设备。具体的输入可能是光、热、运动、水分、压力，或者许多其他环境现象中的任何一种。输出通常是在传感器上直接转换为人类可读的信息，或通过网络以电子方式传输以进行读取或进一步处理的信息。

在物联网情况下，传感器设备是用于从其环境中收集数据的现场硬件。

传感器类型

如今，物联网传感器设备几乎可以连接到任何东西上，但是每个物联网用例都需要特定类型的传感器。以下是一些最常用的物联网传感器类型及其使用案例。

▲温度传感器

温度传感器在许多物联网应用中发挥着关键作用，例如，保持适当的温度对于许多制造过程来说至关重要。使用物联网传感器远程监控温度，可实现预测性维护，并减少昂贵的停机时间。温度传感器的另一个使用案例是食品和制药行业的冷链监控。

▲液位传感器

例如，在垃圾废物管理中，液位传感器使垃圾箱仅在需要时才被清空。液位传感器的另一个使用案例是测量液体资产库存中的储罐液位(如燃料)。

▲加速度传感器

测量加速度在许多用例中都很有用，例如监视车辆。加速度传感器也可用于监测机器的过度振动或应静止物体的未经授权移动（防盗保护）。

▲湿度传感器

测量湿度对于许多制造过程来说至关重要，包括制药和造纸。湿度传感器也可用于温室监控。

▲GPS跟踪器

GPS跟踪器用于跟踪资产的地理位置，例如，它们可以用于车辆或集装箱中。

当前的挑战

有一些因素限制了物联网传感器设备的使用。主要是：

1、尺寸

2、价格

3、电池寿命

很难找到具有较长电池寿命(例如五年)、又小又便宜的传感器设备。今天，许多传感器设备仍然相当笨重，例如，GPS跟踪设备可以有智能手机那么大。而且尺寸也与电池寿命有关：电池寿命越长，电池就越大，传感器设备也就越大。

然而，随着技术的发展，传感器设备的尺寸、价格和电池寿命的组合将在不久的将来变得更好。

物联网工作流程的下一步是什么？

现在我们已经安装了传感器设备，现在是时候将收集到的数据发送出去了。在物联网应用中，传感器连接到网络（wi-fi、lpwan、蜂窝移动等），并通过网络传输收集到的数据，而目的地通常是一个基于云的服务平台，用于处理数据。

我们将在下一篇文章“物联网如何工作——第2部分：网络连接”中详细讨论网络连接。敬请期待！

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