常用物联网传感器技术

第1篇：常用物联网传感器技术

对高职物联网专业传感器技术课程教学改革的分析

摘要：传感器技术是物联网专业的基础专业课程，也是实现物联功能的重要前提，在物联网技术不断发展、知识不断更新的当下，传感器技术的课程教学组织也应及时更新。本文从该课程的教学内容调整、实践创新以及考核优化这三方面进行分析，旨在为传感器技术课程教学提供参考。

关键词：物联网专业;传感器技术;课程教学改革

引言

传感器技术作为工科专业课程，受高等教育教学体系的影响，教师在课堂教学的过程中注重知识网络的系统性，以灌输式讲授为主要教学方法，但该课程不同于理论性强的基础性必修课，涉及许多技术应用的内容。为了更好地促进教学改革，教师应从教学内容的调整入手，进一步完善课堂实践活动并优化考核。

一、教学内容的调整

(一)主线确定

传感器技术这门课其教学内容主要分为两部分，一部分是传感器类型相关的测量原理教学，另一部分是根据测量类型分别讲解的原理应用实践模式。不同于以往种类不多的传感器，如今的传感器功能类型越来越复杂多样，因此，教师在开展传感器技术教学的过程中，应按照被测量的类别划分课程教学内容，以此来拓宽学生的学习思维。也可以多提供几类新型传感器，通过在课上分析其测量原理，进一步引导学生制定不同的测量方案，综合分析其优缺点，以此加深学生对不同传感器的特性记忆，在全面拓宽教学内容的同时，使整个课堂教学更紧凑、更灵活[1]。

(二)光电传感技术

在传感器技术的课堂教学过程中，要重点整合光电传感技术教学的内容。光电传感器是光电传感技术的重要元件，通过光电方法可以实现与某些物理量的信息转换。近两年，光电传感技术发展迅猛，其主要原因是光电传感设备自身的优越性，随着光电传感器的应用越来越广泛，其节点在物联网技术中的使用频率也逐渐提高。因此，在传感器技术的课程教学改革中也应进一步加强对光电传感技术的介绍和讲解，使学生更深入地掌握典型光电元气、红外传感、光纤传感以及图形传感等多方面技术内容，为后续实践教学开展打下良好基础。

(三)传感器网络与节点

在物联网技术不断升级的背景下，智能传感器的开发对传感信息的交换条件提出了新要求，因此，作为单独数据采集的传感器已不能满足当前物联网控制和检测技术需要，必须采用传感器网络和节点。在传感器技术的教学改革中，也要将传感器网络作为重点的教学内容，并将传感器结构、信息交换体系以及通信协议作为必要的补充性内容，将无线传感、节点设计作为教学的重难点，尤其是无线传感通信的组成和应用要向学生讲解清楚，可以结合典型的传感器节点作为教学案例，使学生更好地掌握传感器节点中各个模块的功能，以便后续的设计实训。

二、课程实践的创新

(一)实训项目

随着物联技术水平不断提高，许多高等职业院校在传感器技术的实训和实践教学中存在一定滞后性，且与理论知识结合的不紧密，教师在课堂教学组织中未能帮助学生联系生活实际，使学生在理解和操作上存在一些困难。考虑到以往课程中的实训内容不多，为了增加传感器技术实训项目，高职院校应加速构建物联网实验实训基地，特别是其中的传感实训教室，应增加光电、红外、光纤、图像等新型传感器，同时将传感器节点作为传感器网络的实训教学部分。

(二)實验条件

在高职物联网专业传感器技术的实践教学中，由于大多数高职院校选择的是版本较早的一体化集成性实验平台，传感器实验的种类和内容很大程度被限制，学生无法在实验课堂上接触到实用性更强、类型更新的传感器，不仅如此，许多教师会选择按部就班的方式按照实验指导书操作完成实训教学，整个实验课堂教学过程过于简单，不利于学生开展深入全面思考。针对当前实验条件的限制，学校应加大课程的投入经费，更新实验教学所使用的传感器元部件，以满足学生自主实验设计和操作的需要，进一步提升实验教学的先进性，使学生加深对传感器的深入认识。

(三)自主学习

传感器技术的课堂教学要突出课程的实践性，在课堂教学组织中应以学生为主体，通过整合优化课内外教学和学习资源，为学生提供良好的自主学习平台，同时发挥教师的课堂组织者和教学主导者的作用。一方面，可以从联系生活实际入手，以小见大，从生活中的传感器入手，例如：智能手机、智能音箱、楼梯声控灯等，使学生能够从生活中事物出发，以语音、亮度、声音等条件功能加强与课堂知识的联系，保证实践教学的生活化。另一方面，还要鼓励学生积极参加电子设计比赛，向专业学生全面开放实验资源的同时引导学生积极参加一些比赛或创新项目，以此不断激发学生对该课程的趣味性，并在传感器元器件选择、软件编程以及硬件焊接的过程中不断提高学生创新实践能力[2]。

三、考核方式的优化

传感器技术这门课程有着很强的实践性，对学生的理论基础也有一定要求，因此，为了保证学生能够权重相当地掌握理论知识和实践经验，更好地促进课程的改革，还要从优化考核方式入手，合理调整理论成绩、实验课成绩以及平时出勤表现成绩在总成绩中的比例，加大对实验课成绩的重视度。同时，还要注意培养学生的学科综合素养，在考核中还可以加入以下两种作业考核方式。

(一)主题汇报

教师通过给定课程主题库，使学生根据课堂教学内容和传感器技术的发展，独立完成主题讲稿进行汇报。学生通过文献收集、阅读整理、讲稿组织和主题汇报，全面提升学科综合素养。

(二)综述撰写

除了主题汇报，为了更好地提高物联专业学生的文献综述能力，教师可以通过安排给定主题或学生自主选题的方式进行文献综述的撰写。学生在检索文献和搜集资料的过程中会进一步了解传感器技术在现代生活生产中的应用，对整个传感器领域的技术和应用发展有更全面的认识，有助于提高高职专业课考核方式的实效性。

结语：综上所述，随着物联网技术的高速发展，高职院校所开设的传感器技术相关专业课也应该针对人才培养目标，对课程教学进行全面改革和创新。相关专业课教师应从教学内容、课堂实践以及考核方式入手，突出学科特点，发挥学生的学习主体作用，才能有效提高课堂教学的质量和效率。

参考文献：

[1]赵亮.“物联网+”背景下高校新工科专业课教学实践研究——以传感器技术课程为例[J].物联网技术，2020，10(12)：118-120.

[2]彭学勤.新技术背景下“传感器技术与应用”课程教学创新[J].河南教育(职成教)，2020(Z1)：50-52.

作者简介：商君，男，汉，1994年09月出生，云南大理人，现就职于重庆智能工程职业学院，研究方向：物联网无线传输技术，本科。单位所在地：重庆市永川区，邮编：402160。

作者：商君

第2篇：高职院校“物联网无线传感网络构建技术”课程建设探索

摘 要：随着科技的发展，无线传感网络技术已经成为当今世界经济发展的顶端技术。目前，社会各大企业都对无线传感技术方面的人才有着巨大的需求。高职院校是培养社会紧缺人才的摇篮，为了适应社会经济发展的需求，通过对高职院校物联网无线传感网络构建技术的建设进行探究，通过理论与实践一体化的模式为社会培养更多的专业型人才。

关键词：高校;物联网;无线传感网络

无线传感网络是物联网的重要组成部分，无线传感网络是通过无线通信方式形成的多条自组织网络系统，通过对网络覆盖范围内的信息进行采集、感知和处理并发送到终端[1]，是多种技术的综合信息处理平台，包含微电机技术、无线通信技术和传感器技术等。无线传感网络在电子信息领域具有很高的研讨价值，并且具有很廣阔的发展前景。

1 无线传感网络概述

物联网无线传感网络构建技术是一门高深的学科，是院校培养无线传感技术专业人才的核心课程。所以，需要将其作为高等职业院校的核心课程来开展。高职学生往往动手能力强，理论知识相对薄弱，教师要以学生为中心，根据学生的实际情况，因材施教，深入浅出地为学生讲解理论知识，提升学生的兴趣[2]。在实际的教学中，要以教学与实践一体化的教学模式，通过对学生的教导并让学生及时进行实践的教学理念以及物联网应用平台的搭建和实际应用，培养学生对无线网络传感技术方面的兴趣爱好，并加强学生对无线传感技术的了解，为学生毕业后从事无线传感网络的应用实践奠定良好的基础。

2 教学模式

在日常的课程教学中，要注重理论知识的讲解，把专业的知识简化后传达给学生;要坚持理论与实践相结合的教学理念，注重技术的讲解[3];要以ZigBee技术为主要技术理念，以蓝牙传输技术、WiFi传输技术等短距离的无线传输通信技术为辅助，并结合各种传感器等技术组成无线传感网络;要让学生掌握各种无线传感技术的理论和应用，从简单的近距离传感技术开始，让学生对无线传感技术有一个从简单到深入的了解，从而使之更好地掌握无线传感网络技术。通过由简单到复杂的学习过程，使学生完成理论学习和科研。在教学过程中，要让学生注重团队学习的过程，增强团队的合作能力，从而提高学生的职业能力水平和职业素养水准，为以后的就业和步入社会打下扎实的基础，提高学生的专业素养。

无线传感网络技术具有复杂性，需要对几万个代码进行理解。所以，教学课程的突出点应该在学校与用人企业相结合的条件下，对所有学员进行一体化教学，从理论知识研究到无线技术压法再到最后的实践应用，充分利用好一体化的教学模式。在日常教学中，课程要按照无线传感网络技术的组织架构设置，然后根据高职学生的实际情况和无线传感网的特性，将课程内容分为若干个子项目或功能模块。每个项目要与实际的无线传感网络设备结合，以无线传感技术及其应用为主线，对物联网无线传感网络技术进行深入研究。在学习中，要明确每个项目的目标、要求、相应知识、技能实践、技能拓展等全方面的组织内容，从基础开始，由简单到深入地全面学习无线传感网络技术。

3 教学内容分析

根据无线传感系统的结构类型来看，无线传感网络系统的应用教学内容大致分为7个项目：(1)了解无线传感网络。(2)CC2530的基本构建应用。(3)Basic RF无线通信的应用。(4)Zigbee的应用和组网。(5)蓝牙4.0的无线通信应用。(6)GPRS无线通信技术的应用。(7)WiFi无线通信技术的应用。以上7个项目具有紧密的相连性，在组成结构上一环扣一环，教学内容从浅到深、由简单到复杂，按照从基础到应用、从应用到技术研究、从研究到技术拓展的层次，一步步充分了解和学习无线传输网络技术。

在课程开展的同时，要结合理论与实践。不但注重理论的学习，也要引进实际应用案例和具体的实现架构，将理论知识与实践案例进行结合，通过将每个项目细化为若干个小任务，在全面的理论知识学习和技能培训中实施教学，有助于学生职业素养的培养和专业项目任务的完成。这样不但能够增强学生无线传感网络技术方面的专业能力，也能为学生就业创造更强的竞争力，在培养学生全方位能力的同时，实现学生能力与企业需求的无缝对接，能够更好地为社会主义的进步添砖加瓦。

4 课程目的分析

高校“物联网无线网络构建技术”课程的开展是为了适应社会的发展，更好地为社会经济发展提供动力，为企业培养专业的技术人才。当今社会对人才的需求不仅有技术方面的要求，更需要的是实践和工作能力，对于高层管理者则更需要综合素质能力。结合当今企业对无线传感网络技术人才的需求，针对无线传感网络的技术要点，依托现有的教育资源，对专业人才可以进行以下3个方面的课程教学培训，力求培养出更符合企业需求的专业性人才。

4.1 知识学习

(1)学习蓝牙、WiFi、Zigbee等典型的短距离无线通信网络技术及其应用 。这类技术是后续技术的基础，只有具备扎实的基本功才能为后续学习奠定基础。(2)学习IAR，Smartrf Flash Programmer等编辑软件菜单的功能应用，此编辑器的学习能够推进技术的深入研究和理解。(3)对CC2530单片机的FPIO、定时器、串口等各个部门基本组件的原理进行深入了解。(4)掌握Basic RF Layer的工作模式和模拟量、开关量、逻辑量3种传感器的工作原理。(5)掌握Z-Stack协议栈的结构基本概念和网络管理，Z-Stack协议栈是编码的基础，只有充分掌握和理解Z-Stack协议栈，才能更好地理解无线传输网络技术。(6)学习BLE协议栈的串口通信、主机传输技术等，传输技术的准确性是保证无线传输技术实现的基础。(7)学习拔打电话、读取短信和发送指令。(8)详细了解WiFi无线通信技术应用的相关知识。

4.2 能力培养

(1)对于IAR，Smartrf Flash Programmer，Z-Stack等软件要能正确地安装和使用。(2)要能熟练地使用CC2530软件，并理解基本组件。(3)要能熟练运用模拟量、开关量、逻辑量3种传感器的信号采集功能。(4)能够熟练运用Basic RF的无线采集功能与网络组件功能。(5)能熟练地实现Zigbee无线网络的串口通信、无线点对点通信、串口绑定等。(6)能够获取网络结构、Zigbee无线网络的传感器数据采集和远程监控等。(7)能够熟练开发基于BLE协议栈的串口透传、手机与蓝牙通信等项目。(8)熟练地运用AT指令来控制通用分组无线服务(General Packet Radio Service，GPRS)无线通信模块。(9)能实现WiFi无线通信功能。

4.3 素质培养

(1)具有良好的团队合作精神。(2)具有良好的动手能力和求真务实的工作作风。(3)具有良好的语言表达能力并能通过文字叙述。(4)具有良好的组织协调、团队配合能力。(5)具有创新能力，注重能力的拓展。(6)具有良好的职业道德和职业操守以及规范操作能力。

理论知识是衡量一个技术性人才的标准，所以，理论知识不能荒废。但是高职院校更应该注重學生实践能力的培养，在培养过程中要注重学生自身的能力，根据学生特点制定相应的人才培养方案，因材施教。兼具专业能力和职业素养才能满足无线传输网络领域企业对人才的需求。所以，高职院校学生只有通过全方位的培训学习，才更能适应企业的发展需求。

5 教学实施

在教学的实施过程中，大多数课堂内容都是以实体传感网络搭建为主，所以，要采用课堂理论教学和实践教学相结合的教学模式，以项目任务为导向进行学习。在实际的课堂学习中，教师要对学生进行引导，以学生的思维为主，从侧面进行指导。在课堂上，理论知识讲解完毕后，教师要组织学生进行实践练习。练习的方法是将班级学生模拟分组，每个分组模拟一个公司的创立，然后在课堂上进行项目竞争分析。理论知识可以由学生自主查阅资料完成并制作对应的PPT，这样既能拓宽学生的知识面，又能增强学生的自主学习能力，对学生的发展非常有利。然后，对双方的模拟公司进行流程讲解和竞争，在竞争的过程中双方可以自由发挥，这样能锻炼双方学员的语言组织能力，在竞争中学习，在竞争中进步。最后由教师进行总结评论，对双方的流程和观点进行分析，作出合理的评判。在评判的过程中要采用多种手段，如多媒体等。这种学习方法能够使学生在学习理论知识的同时，进行操作实践，养成学生边学习、边练习的好习惯，实现学中带做、做中带学这种真正的一体化教育模式。

以Basic RF Layer的任务目标为例，首先，要让学生明白项目的任务目标，充分了解Basic RF技术无线通信的各种内容，补充相关的学习内容，通过对项目的功能需求进行分析定位从而确定实施方案。其次，根据实际情况选择传感器和通信模块。最后，实现硬件和软件的调试功能，完成此次目标。完成后由学生书写此目标的详细报告，然后由教师审核，评定目标的完成情况，并及时发现过程中的不足，对学生进行指导。“物联网无线传感网络构建技术”课程的实施还要采用学校与企业相结合的模式，让学生在学习中工作、在工作中进步。

要对“物联网无线传感网络构建技术”课程进行教学评价和考核。考核内容是无线传感技术理论知识和实践的结合形式。在考核成绩中，理论知识占2/5，实践能力占3/5，这样能够更好地提升学生的实践能力，避免学生只学习理论知识而忽视实践能力的提升现象。理论考核要以汇报的形式进行，学生根据对整体知识的学习情况制作相应的PPT进行汇报演讲，实践考核可以根据企业的要求，对学生进行简单的实践能力应用考核，通过考核激发学生对无线传感网络技术的兴趣，从而努力学习。

6 结语

通过“物联网无线传感网络构建技术”课程在高职院校的开展情况分析，能够体现无线传感网络技术的重要性。此课程不仅能够提高学生的就业竞争力，更能提高学生的自主学习能力和创新能力，再经过素质方面的加强培训，定能培养出更适合社会经济发展需求的人才。

[参考文献]

[1] 杨琳芳.无线传感网络技术与应用项目化教程[M].北京：机械工业出版社，2017.

[2] 刘林涛.任务驱动教学模式的研究与实践[J].现代教育科学，2014(12)：12-14.

[3] 钱志鸿，王义君.物联网技术与应用研究[J].电子学报，2012(5)：1023-1029.

基金项目：长江职业学院国家物联网应用技术协同创新中心项目“基于人工智能背景的《面向对象程序设计》课程改革”

作者：陈芳

第3篇：智能传感器：物联网发展瓶颈待破

需要在国产化、应用和技术上实现突破，以促进中国物联网技术不断走向成熟，并引领创新发展和构筑全面的物联网操作系统生态环境

物联网正在全世界继互联网之后掀起又一波信息技术产业的浪潮。传感器技术与网络技术、射频技术、标识技术并成为物联网世界的四大技术，在建立起物与物、物与人的网络的过程中发挥核心作用。

我国物联网使用的智能传感器仍需要大量依赖进口。与国外企业相比，中国传感器企业规模普遍较小，缺乏有竞争力的核心技术，在精度、制作成本、芯片体积等方面处于劣势。中国未来物联网的发展，特别需要智能传感器在国产化、应用和技术上实现突破，以促进中国物联网技术不断走向成熟，并引领创新发展和构筑全面的物联网操作系统生态环境。

物联天下，传感先行

近年来，物联网发展的势头越来越迅猛，并在悄悄的改变着我们的生活。智能医疗、环境监控、智能电梯、动物标识、电子钱包、智能电网等都已经慢慢渗透应用到我们生活的各个方面，物联网也将成为全球信息通信行业的万亿元级新兴产业。

物联网在将人和人之间的信息沟通扩充到了人与物，物与物之间的信息交流的同时，也在改变着整个社会的时空观念的人与自然的关系，并为世界经济的发展创造了一个独特的多维空间。在这个空间里，如果把计算机看做处理和识别信息的大脑，把网络通信系统看做是传递信息的“神经”系统的话，则传感器就是这个空间中的感觉器官。

因为离开了传感器对原始信息进行准确可靠的测量和转换，很多环境准确的控制都将无法实现，就好比人的眼睛、鼻子等感觉器官一样，传感器的地位与作用，在物联网发展中是无以伦比、不可替代的，传感器的制作水平甚至已经成为衡量和引领一个国家科技发展的重要标志。

目前，在我国现有的四百多个物联网示范工程项目系统中，均大量使用了各种类型的传感技术和传感器产品。根据笔者不完全统计，仅仅将在车联网项目中，就应用了包括液位传感器、速度传感器、湿度传感器、超声波传感器、气敏传感器、压力传感器、遥感传感器、激光传感器、振动传感器、视觉传感器、红外线传感器等近百种传感器。也正是传感器的广泛应用，无人驾驶、无人值守、无人操控等一切智能化行为得以实现，车联网信息化系统的普及和推广才会成为可能。

目前，物联网、智慧城市已经成为传感器最主要的应用市场之一。对应不同的应用，传感器已经覆盖了包括智能工业、智能安保、智能家居、智能运输、智能医疗等领域。2013年我国物联网产业规模已达3650亿元，传感器作为其中需求量最大、最基础的环节，占据了约30%左右的市场份额。这是一个惊人的数字，因为在其背景，蕴含着一个深刻的逻辑，那就是传感器正在成为改变目前的世界经济格局的一种前沿科技。美国一份调查显示，影响和改变世界经济格局和人们生活方式的10大科技领域，传感器名列10大领域之首。也正因为其地位如此重要，美国国家科学发展基金决定自2010年起，每年批准约70亿美元的财政预算用于发展高技术产业，其中大约20%的资金用于支持传感器基础研究项目。

在一本《传感器革命》(The Sensor Revolution)的书中这样介绍传感器的应用对世界可能产生的价值：“本世纪的重大变革就是：通过网络，把物质世界联接起来，并赋予它一个电子神经系统，使它具有可感知信息生命，而能够担当这一重任的核心就是传感器”。 在《零边际成本社会》一书中，作家杰里米·里夫金预言到2020年，将有超过500亿个传感器连接到物联网，到2030年，将有超过100万亿个传感器连接到物联网。可以说，在信息化过程中，成千上万种应用新原理、新技术、新工艺、新材料制作的传感器，正在极尽全力来监控我们周围的环境和物质，并深刻地改变了我们的生活方式、文化传统乃至社会的本质。一些本来存在的东西，正在迅速消失，而更多从未出现在世界上的东西，正随着传感器的应用迅速到来。传感器作为信息采集的功能器件和窗口，正在外化为我们人体器官的“一部分”。

我国传感器行业发展落后

我国的传感器行业发端于上世纪90年代末，经过近十年的引进、消化、吸收，现已形成一定规模的传感器生产能力。据有关部门统计，全国敏感元件与传感器产品生产能力已超过4亿只，总产量约1.5亿只，总产值约550亿元，总销售额500亿元左右。这样的产销总量与发达国家相比还有很大差距，主要表现在产品的质量、生产规模、市场开发等多方面。

目前我国约有1600多家不同程度的生产制造敏感元件及传感器的企业。但其中非专业型企业比例较高，这些企业中传感器产品大多为低端产品，产值相对较低。传感器产值过亿的仅占总企业数量的13%，产品种类齐全的专业厂家不足1%。主要传感器类型为力学量传感器、气体传感器、温度传感器、光学传感器、电压敏传感器等传统传感器，产业档次偏低、技术创新能力较差，国内传感器产业呈现低端过剩、中高端被国外垄断的市场格局。

工业和信息化部电子一所于去年10月在杭州发布国内首部传感器产业发展白皮书。白皮书显示，近年来国内传感器市场持续快速增长，年均增速超20%，并将迅速扩大，但存在技术水平总体较低，高端产品严重依赖进口等问题。国内传感器需求，尤其是高端需求严重依赖进口，主流市场依赖国外配套的情况尤为突出。目前传感器进口占比80%，传感器芯片进口占比达90%。

据统计，我国4大类传感器市场中，工业和汽车电子产业占据1/3的重要位置。汽车轮胎传感器、安全气囊传感器、底盘系统传感器、发动机运行管理系统传感器、废气与空气质量控制系统传感器、ABS传感器、车辆行驶安全系统传感器、汽车防盗系统传感器、发动机燃烧控制系统传感器、汽车定位系统传感器、汽车其他系统传感器、速度计、陀螺仪、磁力计以及整合式运动感测器，主要进口自国外厂商如西门子、霍尼韦尔、横河、欧姆龙等公司。

工业和信息化部电子元器件行业发展研究中心在2014年10月出具的《中国传感器产业发展的机遇和挑战》报告显示，当前我国物联网存在的七大问题，其中两项重大问题都与传感器技术有关。其中传感器生产化技术不能突破，成为物联网技术升级的障碍，而由此也造成了物联网系统成本较高，推广阻力居多，仅限于示范工程，难于全面普及和广泛运用。因此，由于传感器技术落后，我国的物联网直接受到了基础技术和产品化的制约，并影响了整个产业链完整性、协调性、均衡性。

一份案例显示，天津市一直在推动水产养殖物联网的建设。但是由于用海水进行养殖，腐蚀性高，一些设备消耗太快。特别是传感器，国产的耐用性太差，使用半年就不行了，后期运营维护费用非常高，而使用国外的传感器需要一到两年才一换。原计划设计的水生动物疫病远程诊断、水产养殖信息管理、水生动物检疫电子出证等物联网系统的开发和推广力度，也因此被一再耽搁。这就是我国物联网发展的现实难题。

传感器已经成为我国物联网发展的瓶颈，传感器技术发展滞后也开始掣肘国内战略性新兴产业的顺利推进。目前该行业需要解决的问题非常多，包括企业过于分散，产业集中度不高。按照工业和信息化部电子元器件行业发展研究中心郭源生总工程师的说法，行业整体集中表现为一个“散”字。而造成这种现象的原因还在于行业缺乏整体统筹规划、顶层设计，缺乏合理的资源配置和强大的政策扶持，同时市场壁垒过多、公共服务配套、标准体系不完备。

实际上，就在我国的传感器产业还在以仿造及二次开发为主时，发达国家早就以国家驱动形式为传感器产业注入了巨大的能量。早在2013年，日本经济产业省就启动了“传感器技术在社会公共服务中的应用开发项目”，项目内容涉及对建造使用10年以上的桥梁及道路等进行维护管理、改善农作物栽培环境，以及通过测量人类体征信息及时发现疾病等。该项目直接由日本众多企业，如松下、佳能、旭化成、丰田电装、欧姆龙、精工爱普生等企业负责。同样在2013年，美国则由仙童半导体公司、加州大学圣地亚哥分校等在“万亿传感器峰会(TSensors Summit)”上首先提出“万亿传感器革命”。会议上提出的“万亿个传感器覆盖地球(Trillion Sensors Universe)”计划，旨在推动社会基础设施和公共服务中每年使用1万亿个传感器。“1万亿”这个数字相当于目前全球传感器市场需求的100倍。美国希望借此机会占领全球传感器产业的制高点。

但与此同时，我国的传感器生产工艺却仍然处于相对落后的状态，相关技术资料显示，我国传感器生产特别缺乏新技术运用创新的基础和动力，以及在敏感元件核心技术及生产工艺方面的提高。目前我国敏感元件与传感器的科研开发水平约落后发达国家5～10年;生产技术约落后10～15年。与国外相比，我国相关企业的产品在产品品质、工艺水平、生产装备、企业规模、市场占有率和综合竞争能力等方面仍不能与国外同类企业实力抗衡。美国、日本、欧洲的企业，比如德州仪器、飞思卡尔、西门子、英飞凌、霍尼韦尔、艾默生、通用电气等，已经形成了庞大的产品体系，同时推动了世界传感器市场以持续稳定的增长之势向前发展。

传感器迎来市场导入的良机

物联网将在我国正在成为一个上万亿元规模的高科技市场，在未来产业规模将比互联网大30倍。作为物联网整个链条需求总量最大和最基础的环节，2014年中国传感器市场规模达到1200亿元。工信部电子元器件行业发展研究中心总工程师郭源生介绍说，未来五年内，全球传感器领域的复年增长率将超过10%，预计2015年全球市场将达到1770亿美元。从应用领域看，在汽车、家电类产品的应用会大大增加，在农业、环保、医疗卫生、食品检测类市场领域的应用，特别是物联网技术的应用是突如其来的，市场不可估量。

众多数据都表明，我国传感器产业已进入市场导入期，传感器行业将迎来黄金发展期。中国电子信息产业发展研究院综合预测结果显示，未来五年国内传感器市场年复合增长31%。汽车、物流、煤矿安监、安防、RFID标签卡领域的传感器市场增长较快：汽车传感器市场潜在规模达57亿只，是目前的14倍以上;物流传感器市场潜在规模达100多亿，是目前的十几倍;煤矿安检传感器市场潜在规模达数百亿元;安防传感器市场的规模增速将和安防行业的产值增速同步。

业内分析，未来5-15年，是我国传感器产业快速发展的关键期，也是做大做强传感器产业集聚区的黄金期。为了抓住这一市场的良机，工信部电子元器件行业发展研究中心、浙江盾安人工环境股份有限公司、苏州中崟传感股份有限公司等15家科研机构、企业已经在近期与钱江经济开发区签订了合作协议，准备建设“钱江传感谷”。 钱江传感谷准备全力搭建集产业集聚、技术创新、公共服务于一体的综合性传感器产业发展平台，推助传感器产业不断壮大。

2014年，由工信部电子元器件行业发展研究中心、工信部电子工业标准化研究院、浙江省经信委等单位主办的中国传感器产业化发展推进大会在杭州举办。工业和信息化部总经济师周子学在会上指出，传感器等战略性产业的发展，需要高投入，长期投入，要在材料、设计、设备等整个产业链上全方位推进。他强调，推进传感器产业化的关键在于完善投融资环境和科技成果转化机制，依托具有优势的产业集聚区，形成创新能力强、创业环境好、产业链完善的传感器产业基地，支撑引领产业健康发展。

与此同时，我国的国内传统的三大传感器生产基地，即安徽基地、陕西基地和黑龙江基地，都意在赶上这一波传感器应用和发展浪潮。安徽基地以力、光敏传感器为主，未来将在我国现有的温敏、压敏等敏感元件产业化基础上，应加快实施拥有自主产权的压力、温度、加速度等传感器的产业化建设;陕西基地则成立了陕西省敏感技术产业集团公司，主要是建立电压敏、热敏、汽车电子规模经济为主要目标;黑龙江基地主要生产气、湿敏传感器，未来将开展高稳定性湿度和气体传感器、高精度压力传感器等国产化技术攻关，掌握核心技术，加快科研成果的转化。

突破智慧与机器的界限

无论是物联网时代的到来，还是消费电子的迅猛发展，都让人们认识到传感器的重要性。一部智能手机，可以支持那么多的娱乐应用，归根结底在于它里面集成的各类传感器，主要有重力感应器、加速度传感器、陀螺仪、电子罗盘和光线距离感应器等等。

近日，三星和苹果不约而同地意识到传感器的重要性，并纷纷布局传感器业务。因为下一代消费电子的竞争点是创新，而创新更多的需要依靠传感器来实现。

借助于传感器，智能手机已经在趋向于突破一部手机的极限，未来的智能手机，将成为物联网和互联网中一个重要的节点，并成为众多仪器的加载平台。比如iPhone 6中加入的气压计，由于API的开放，气压计可以在穿戴领域或者健康医疗方面有更多的利用价值，应用在例如iHeath等App中。

此外，将传感器结合软件和大数据分析，另外一个全新的世界也将打开。2012年，GE公司在《工业互联网：突破智慧与机器的界限》报告中提出，通过智能传感器将人机连接，并结合软件和大数据分析，可以突破物理和材料科学的限制，并将改变世界的运行方式。报告指出，美国通过部署带有多种传感器的工业互联网，各行业可实现1%的效率提升，15年内能源行业将节省1%的燃料(约660亿美元)。

这种智慧，将促进我们周边智慧环境的快速形成。当配备视频摄像头、雷达传感器，以及激光测距器的无人驾驶车辆有一天停留在我们身边时，我们不要惊讶。因为在美国，谷歌公司的无人驾驶车辆已经在内华达、佛罗里达和加利福尼亚州获得上路行使权。这种车辆能够以每秒20次的间隔，生成汽车周边区域的实时路况信息，并利用人工智能软件进行分析，预测相关路况未来动向，同时结合谷歌地图来进行道路导航。

当有一天我们的工厂处于“无人运行”状态时，我们也不要惊讶。因为在美国，通用公司已经开始了这项行动。2013年，通用公司在纽约一家电池生产企业共安装了1万多个传感器，用于监测生产时的温度、能源消耗和气压等数据，而工厂的管理人员可以通过iPad获取这些数据，从而对生产进行监督。

而随着工业、农业、医疗、卫生等行业的发展，以及人们对环境保护和社会安全的日益重视，能在一定范围内方便地进行实时感知、监测和采集多种信息并进行处理的传感器产品将组合成一个巨大的网络，拓宽人类探知的领域和空间。二十一世纪是人类全面进入信息化的时代，人们需要获得的信息种类和信息量越来越多，需要信息传递速度越来越快，信息处理能力也越来越强，这就要求与此相应的传感器不仅要可获得信息量多，还要性能优异、价格低廉，传感器所获得的信息也需要稳定、可靠。传感器技术可以说是我国在加快信息化发展、物联网发展方面必须首先发展的技术，也是当代信息技术发展的必然方向。

作者：周路菡

第4篇：传感器技术对物联网发展的意义

无线互联科技45 网络地带·

传感器技术对物联网发展的意义

江 昆(鄂东职业技术学院，湖北 黄冈 438000) 摘 要：本文将从传感器在物联网中的技术地位、当前传感器在物联网领域内的应用、传感器技术在我国发展情况三个方面，来论述传感器 对我国物联网发展的意义之所在。 关键词：物联网;感知;传感器节点

2012年2月14日中华人民共和国工业和信息化部对外发布了 《物联网“十二五”发展规划》，在“十二五”期间，我国物联网建设面临着八项主要任务，其中“大力攻克核心技术”摆在了规 划的首位，可见突破物联网中的核心技术是我国当前发展物联 网的首要任务。

“物联网”是把物理实体的相关信息通过一些特殊的采集 方式,转变成可供现有网络传输共享的数据，最后利用计算机 网络实现对其进行管理与控制。、就目前我国对于物联网相关 技术的成熟度来看，通信技术和计算机数据处理技术相对成 熟，而传感技术平台的搭建却相对较薄弱，因此发展传感器技 术不仅是我国实现物联网核心技术的关键，也是全面发展战略 目标的关键。

传感器技术的定义是：“利用能感受规定被测量的敏感元 件或转换元件，按照一定的规律,将人类无法直接获取或识别 的信息转换成可识别的信息数据的技术”。传感器技术不仅能 感受到被测量的信息，并且还能将检测感受到的信息，按一定 规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息 的传输、处理、控制等要求，这也是实现物联网感知技术的首 要环节。

1 传感器在物联网技术中的地位和作用

物联网公认的三个层次是感知层、网络层、应用层，而感知 层是物联网的数据和物理实体基础。没有感知，也就没有物联 数据的采集，也就没有了网络上物体特征数据。因此，感知层是 物联网中先行技术，只有感知层的技术达到了要求，整个物联 网才能正常运行。在感知层中以传感器技术最为关键，它不仅 是构建感世界的“生命力”，也是构建“物联”概念的硬件“细 胞”。

传感器属于物联网的神经末梢，成为人类全面感知自然的 最核心元件，各类传感器的大规模部署和应用是构成物联网不 可或缺的基本条件。传感器是物联网中获得环境动态变化信 息的唯一手段和途径, 依靠传感器准确、可靠、实时的采集信 息，对传感节点信息进行转化处理与传输, 为物联网应用系统 提供可供分析处理和应用的实时数据。要构建物联网，就应当 首先构建无线传感网，而无线传感器网络就是由部署在监测区 域内大量的微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一 个多跳的自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理

网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。 在物联网构建初期，大量基础设备生产尤其是自动化生产 过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参 数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到质量标 准。因此可以说，没有优良的传感器技术，现代化生产也就失去 了基础;没有传感器技术支持，物联网构造将失去基础。 2 传感器在物联网领域内的应用

在物联网中，传感器用来对各种数据信息的进行采集和简 单的加工处理，并通过固有协议，将数据信息传送给物联网终 端处理。如通过RFID进行标签号码的读取;通过GPS得到地面 传感节点发射的物体位置信息;通过图像感知器得到图片或图 像;通过环境传感器取得环境温湿度等参数，这些都是传感技 术在物联网中产生的效应。在物联网的大概念下,传感器可以是 一个“大”的“智能物件”,它可以是一个微型芯片、一块玻璃、 一辆汽车,甚至可以是一个卫星或太空探测器。目前，传感器在 物联网领域内的应用主要有以下几个方面： 2.1 物流及安保领

物流和安保领域是物联网应用最成功的两个领域，因为他

们自身特点决定了应用的必要性。首先，对于现在的物流管理方 式大部分采用手持机以条码或标签方式读取货物附着信息，通 过GPS模块，可以在中间流通领域，很容易的回传这些信息，做到了物品管理中的无缝跟踪。其次，在安保领域，由于某些大型 赛事、活动等，对安全有着特殊的要求，在这里将会用到许多 传感器，如：压电传感器、电涡流传感器、红外线传感器、超声 波传感器等，利用这些传感器对会场或活动场馆的安全进行监 测，一旦发现危险情况，通过传感器连接的警报装置，能够迅 速告知监控中心或安保人员，及时采取行动措施。 2.2 环境参数监测

对于环境监测的对象主要有：空气温湿度，土壤温湿度， 气体成分含量，光照强度、水温水质等。传感器被植入对这些 环境参数进行监测的场合，就能对环境参数的采集、传送，人 们通过这些参数对生活环境的改变做出适当的调节，如空气温 度传感器监测到的温度值，可能被用来控制空调是否开启，土 壤水分传感器监测到的水分含量，可能被用来控制水泵是否抽 水浇灌等，这个领域内所用到的传感器大多有：电阻式传感器、 电容式传感器等。 2.3 设备状态检测

在设备状态检测领域，主要使用的传感器有超声波传感

器，红外线传感器，差动电感式传感器等，这些传感器用于检 测物体的位置、运动、振动情况等参数。例如：在进行设备管理 时——尤其是移动机械，如：工程机械管理，我们首先要通过 无线电波确定每个工程机械的位置，然后通过一段时间后对其 位置的检测，知道工程机械移动方向和移动轨迹，方便的实现 对大型工程机械的管理功能。我国的“三一重工”就率先对大

型工程机械实现了准确的定位，就近维护的售后服务方式，为 客户及时排除了产品在作业时的故障。 2.4 环境感知检测

有些传感器感知的不是一组离散数据，而是一串不间断的数据流，如：使用摄像头进行图像采集，使用CCD相机拍照等。

还有些传感器仅仅记录检测区域的状态，如智能家居的门窗开 关，智能交通中利用地感线圈等采集车流量信息等。 3 传感器技术在我国当前的发展情况

经过30多年来的科技攻关，我国敏感元件与传感器的制

造技术有了长足的进步，主要表现在：建立了传感技术国家重 点实验室、微米/纳米国家重点实验室、国家传感技术工程中心

等研究开发基地;MEMS、MOEMS(微光机电系统)等研究项目列 入了国家高新技术发展重点;我国生产的传感器的品种规格已 有近6000种，并已在国民经济发挥了重要应用。经过“十五”、 “十一五”的攻关和产业化建设，目前全国已有2000多家企事 业单位从事传感器的研发、生产和应用。

虽然我国传感器技术在政府的支持和引导下得到了长足发 展，但与国外先进技术相比，我国传感器行业总体技术水平还 是相对比较落后的，中国传感器的应用范围较窄，更多的应用 仍然停留在工业测量与控制等基础应用领域，与国外发达国家 相比仍有较大差距。主要包括以下几个方面： 3.1 核心制造技术严重滞后于国外

国外传感器的新技术、新产品、新工艺、新材料不断涌现， 传感器数字化、智能化、微型化已成趋势，大多数产品已变成现 实，且在不断完善、不断升级，而我国的传感器虽然所涉足的研 究开发领城基本与国外相差无几，但由于在应用理念上的局限 造成了传感技术开发力度不够，特别是核心制造技术的深度和 广度上还远远落后于国外。

3.2 人才培养力度太小，产业发展不足

传感器及其技术的特点之一是技术密集，由于技术密集， 也自然要求人才所掌握的专业广度和深度的密集。由于传感器 技术是一门多学科、跨专业的综合型技术，从目前国内的情况 看，能够适应当今传感器技术发展需求且具备开发传感器新兴 应用领域的人才相对缺乏，这使得行业技术发展滞后，产业发 展动能不足。

3.3 产业规模小，投资力度不够

由于我国传感器技术应用属于基础型和低端型，所以制约 了社会生产的规模和强度。其次是由于我国政府对传感器技术 和产业的重要性认识不够, 导致对传感器技术重要性的认识 滞后于计算机技术和通讯技术, 使得产业投入规模和强度太 小。 然而传感器技术的发展速度缓慢,将直接影响到我国未 来信息技术及产业的发展，很有可能会使我国在物联网领域内 失去我国目前所占据的制高点。

目前，我国传感器产品及其产业化水平与国外发达国家相

3 比还有很大的差距，而传感器技术的发展正处于由传统向新型 传感器发展的关键阶段，传感器更新换代快、需求量大、需求 增长速度快，由于国内传感器的发展落后于需求的增加，国内 大片市场被国外产品所占领面对国际市场的竞争，我国传感器 行业处于非常不利的地位，甚至在某些领城出现生存危机。因 此，要抓住机遇，立意创新，迎接挑战，坚持走科技与产业相结 合的道路，加强具有自主知识产权的新型传感器的开发，加速 现有科研成果的转化和产业化，迅速提高国产传感器的市场占 有率，这才是我国传感器产业自身发展的当务之急，也是我国传 感器发展的必由之路。 [参考文献] [1]张应福.物联网技术与应用[J].通信与信息技术,2010,(1). [2]孔晓波.物联网概念与演进路径[J].电信工程技术与标准 化,2009,(12). [3]丁露,梅恪.智能传感器在物联网领域中的应用. 信息技术与标准化. 2010,8 . 4

第5篇：传感器：物联网成引擎 新技术催生新机遇

作为政府从战略层面进行推进的产业，物联网如何从愿景走向现实应用并得到快速发展已成为业界关注的话题。正所谓“万丈高楼平地起”，作为构成物联网的基础单元，传感器在物联网信息采集层面能否如愿以偿完成它的“使命”，成为物联网成败的关键。并且未来 MEMS、MOEMS(微光机电系统)将成为物联网的技术核心，使无线传感网、光网快速加入物联网的应用系统，为其提供更明确的应用方向和更丰富的市场机会，物联网也将成为传感器市场的新引擎。

传感器成基础

物联网的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商。作为“金字塔”的塔座，传感器将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑，传感器感知了物体的信息，RFID赋予它电子编码，传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”中国电子科技集团第3研究所副所长范茂军对《中国电子报》记者表示，“物联网主要需要图像、化学、位置、温度、压力等几大类传感器。”

作为物联网最主要的技术基础之一，物联网对传感器提出了一些新的要求。京仪集团长城金点定位测控(北京)有限公司董事长胡旭成介绍，在产品方面，对传感器的要求是体积小、成本低、重量轻、功耗低;在技术方面，要求材料科学、机械设计与加工工艺、检测技术、光学技术、电子电路设计、可靠性工程等技术支撑;在传感器指标方面，对测量范围、精确度、分辨率、灵敏度等有严格的要求。

应用是带动物联网发展的“隐形的翅膀”。“传感器、RFID、GPS、视频识别、红外、激光、扫描等技术都可以成为物联网的信息采集技术。物流业是物联网很早就实实在在落地的行业之一，很多物流系统和网络采用了最新的传感器、RFID等高新技术。”中国物流技术学会副理事长王继祥表示，“目前在物流业应用较多的感知手段主要是RFID和GPS技术，今后随着物联网技术的发展，传感器、蓝牙、RFID等多种技术也将逐步集成应用于现代物流领域。”

据了解，全国已有上千家企业从事传感器的研制、生产和应用，其中从事MEMS研制生产的已有50多家。我国已建立了“传感技术国家重点实验室”、“微

米/纳米国家重点实验室”等研究开发基地，MEMS、MOEMS等研究项目列入了国家高新技术发展重点。胡旭成介绍，目前传感器行业正在执行“十一五”计划，MEMS等5项新型传感器已列入研究开发的重点。

标准期待完善

如今得标准者得天下。而物联网的标准体系非常复杂，涉及很多基础标准，如传感器网络技术标准、RFID标准、云计算标准、信息安全标准等以及一些应用标准。

在国际传感器及无线传感网络标准化方面，已出台了包括IEEE1451.5智能传感器接口标准、IEEE802.11无线局域网标准等在内的标准体系。我国在构建传感器标准体系方面也在加快推进，山东标准化研究所副院长钱恒说，在传感器标准方面我国已成立相关标准化组织全国信息技术标准化技术委员会传感器网络标准工作组，相关标准制定工作正稳步开展。目前已制定的传感器国家标准包括传感器图用图形符号、压力传感器性能试验方法、传感器通用术语、传感器命名法及代码等。钱恒介绍，我国已新立6项国家标准，包括总则、术语、通信和信息交互、接口、安全、标识;新立2项行业标准，包括机场传感器网络防入侵系统技术要求、面向大型建筑节能监控的传感器网络系统技术要求。“标准是从技术到产业应用的必由之路。”钱恒表示，“因为物联网就是建立在信息设备和信息数据标准技术之上的高度标准化网络，因而我们应强调基础标准和应用标准的双重标准化。”

新技术将成新动力

由信息采集层和网络层构成的信息感知体系是物联网应用推进的主要领域，而在其中起到关键推动作用的是无线传感器网络(WSN)。作为物联网现阶段发展核心的无线传感器网络，具有成本低、范围大、灵活等特点，市场蓬勃发展。市场调研机构HarborResearch预测，无线传感设备的出货量在2010年将达到2亿个。但同时，无线传感器网络也面临着延长节点工作时间、增加通信距离、小型化、标准化等技术挑战和寻找应用场景等市场挑战。

“无线传感网需要大量的新型传感器，不仅要求具有传统传感器的基本功能外，还必须具有低功耗和无线高传输等特点。”范茂军对《中国电子报》记者表示。

而MOEMS可使传感技术有着更快的转换和传输速率，使得光网可快速加入以光传输为主导的物联网，光网会在未来10年内普遍地加入到物联网中。范茂军强调，在加入的过程中还需要克服几个主要问题：一是光信息的处理技术，二是光信息的快速转换技术，三是微型光信息的快速和反复擦除技术及芯片技术。目前国内外在MOEMS研发方面取得了一些新的进展，表现在光通信中的各种开关实现了光信号的通路转换以及在多种传感器中实现了光作为检测和转换的多种应用。

“微纳米技术是未来微传感器的核心技术之一，而微传感器是物联网中应用最多的一种传感器。如果微纳米等新技术快速融合到传感器技术之中，这不仅将为传感器产品发展带来新材料、新工艺、新技术，还可给传感器在设计方面带来新的突破。”范茂军指出，”这也将成为物联网发展的新动力。”

目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋势，新技术的发展将重新定义未来的传感器市场。我国传感器厂商在传统传感器市场已“城门失守”，在MEMS、MOEMS等新技术领域，还需加强修炼，以在新一轮的竞争中能够成功上位。

专家观点

中国电子科技集团第3研究所副所长范茂军

国内传感器厂商占据中低端市场

从发展态势看，国内传感器厂商有三种情况：一是国有企业发展处于平稳增长状态，总体上跟不上国外最新技术发展的步伐，除少数厂家外，总体差距有扩大的趋势。这是因为传感器技术发展快，工艺和制造设备更新快，许多新设备国内厂商无法制造等原因造成的。并且设备的单台价格少则几十万美元，多则数百万美元，绝大多数厂家靠自身积累很难购买新型设备，致使在许多新技术、新工艺方面无法跟上国外企业飞速发展的步伐。二是民营或合资企业的产品占据了中低端市场，传统技术和装备手段可以满足绝大多数产品的制造要求，市场发展状态良好。除个别厂家在个别品种方面将国外生产的芯片拿到国内封装出相关产品、占据市场较大份额外，其他高端产品均是国外厂商在垄断。三是外资企业的产品占据国内高端市场绝大多数的市场份额，并将会在今后很长一段时间内持续把持高端市场，这种势头在短期内不会得到根本转变。

我国传感器业取得的新进展主要表现在：一是在数量方面，通过多年的积累，随着装备的改进，产能在近几年得到了突飞猛进的发展，几乎以每年近一倍的速度在增长;二是在品种方面，除少数品种外，目前国内能够生产多数品种的产品;三是在质量方面，国内厂商开发的多数产品性能能够满足工程需要，产品质量开始接近国外产品水平;四是在新产品方面，由于创新能力不足以及工艺技术和加工手段的差距，我国企业自主开发的新产品少。

面临的问题在于：原创技术少、新型加工手段缺少、工艺装备落后、持续发展的体系没有建立。

京仪集团长城金点定位测控(北京)有限公司董事长胡旭成

传感器业面临四大挑战

传感器是构成物联网的基础单元，是物联网的耳目，是物联网获取相关信息的来源。传感器早已渗透到诸如工业生产、环境保护、医学诊断、生物工程等极其之泛的领域。我国传感器市场也呈现出逆势增长的态势。最近几年，中国的传感器销售平均增长达到了39%。中国电子信息产业发展研究院有关部门预测，2010年我国传感器市场销售额将达到632亿元。

在技术方面，我国传感核心技术缺乏，成为行业发展、甚至物联网产业进步的阻碍力量。在企业方面，我国传感器企业规模普遍较小，很难和世界级大型公司竞争。在政策方面，我国行业专业激励政策不明确，企业不易得到辅助。在市场方面，我国传感器业面临中高端依赖进口、低端价格战和同质化竞争的局面。

回顾我国传感器行业50年发展历程

开发新一代的高、精、尖传感器

我国传感器行业已经历了50个春秋，20世纪80年代，改革开放的春风给传感器行业带来了生气与活力;90年代，在党和国家关于“大力加强传感器的开发和在国民经济中普遍应用”的决策指引下，传感器行业进入了新的发展时期。

中国传感器主要发展历程阶段

“八五”以来，在国家的支持下，我国的传感器技术及其产业取得了长足进步。在学术交

流方面，1989年10月由敏感元器件与传感器分会发起主办的“STC〞89首届全国敏感元件与传感器学术会议”已延续至今，每逢活动不但国内学者、企业家云集且有不少其它国家的人士参加。目前，其论值组织机构为：“全国敏感元件与传感器学术团体联合组织委员会”。在原电子工业部的努力及敏感元器件与传感器分会的积极组织下，实施的“双加工程”即：加快力度加快发展，的方针指导下，建立了我国敏感元器件与传感器生产基地。

“安徽基地”，主要是建立力、光敏规模经济。

“陕西基地”，主要是建立电压敏、热敏、汽车电子规模经济。

“黑龙江基地”主要建立气、湿敏规模经济。

多年来，三大基地在发展过程中虽然兴衰不一，它对我国敏感元件与传感器行业的建设起到了一定的推动作用。

“九五”其间，通过科技攻关，传感器技术领域水平得到较大的提高。主要以工业自动控制、机电一体化、科学测试仪器为服务领域,以市场需求为导向，以提高敏感元件及传感器的技术水平、可靠性水平和产业孵化为目标,安排工程化研究、新产品、共性要害技术攻关三个层次内容。传感器技术研究国家重点科技攻关项目取得了51个品种86个规格的新产品。初步建立了敏感元件与传感器产业。产品已进入到亿万人民的家庭生活中，并已在国民经济各部门和国防建设中得到一定应用。

在研发主力军的建设方面，主要表现在：建立了“传感技术国家重点实验室”、“微米/纳米国家重点实验室”、“国家传感技术工程中心”等研究开发基地。全国已有1688家企事业从事传感器的研制、生产和应用，其中从事MEMS研制生产的已有50多家。

“十五”其间，为了发展先进制造与振兴机械工业的要求和国内外发展趋势的分析，传感技术攻关的目标是：提高传统传感技术等级、可靠性和可应用性水平，增强竞争力;积极创新系统，开发新产品，缩小差距，支持和促进我国先进制造技术的发展，振兴制造业。传感

器技术国家指定的科技攻关范围较小，仅选择了少数项目，集中在几个单位内进行，MEMS等5项新型传感器已列入研究开发的重点;国家计委决定从2002年开始组织实施的新型电子元器件产业化专项中有5项新型敏感元件与传感器已经启动;一些省、市新建立的“传感器产业基地”、“MEMS科技股份有限公司”，呈现出良好的发展态势。我国开发新一代的高、精、尖传感器已具备条件，如光纤、红外、超声波、生物、智能及模糊控制传感器，采用MEMS技术制作微传感器等，这些新产品逐步实现了CAD设计、全部实现可靠性设计，质量分析及质量信息治理均采用计算机化。

“十一五”——2006年十届全国人大四次会议表决通过了关于国民经济和社会发展第十一个五年计划纲要。

自此拉开了“十一五”的大幕。“十一五”规划纲要中着重强调了推进工业结构优化升级，其中提升电子信息制造业，培育生物产业，推进航空航天产业，发展新材料产业等计划的提出，以及对传统制造业和新能源开发等项目的实施无疑为中国传感器的技术发展和市场空间的开拓提供了有力的支持。

前阶段工信部下发了《信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》中明确的指出新型元器件技术开发将重点围绕敏感元件和传感器等。并且对于传感器产业化发展提供了规划和政策支持。从“十一五”规划纲要至今从中国传感器市场虽然经历了金融危机的冲击，但是总体保持着强势快速度发展格局，最新传感器技术大多首先在国外发展起来，但是真正的应用却往往首先在中国实现，这正是源于中国庞大而多样的传感器市场特点。相信通过“十一五”重要的发展期中国传感器技术将有进一步跃升，逐步缩短与世界先进传感器技术国家间的差距。

第6篇：光纤传感物联网的应用

光纤传感物联网技术与应用

随着科学技术的不断进步，为了达到实时控制、精确管理、科学决策的目的，人们对事物的感知、控制的要求越来越高。在通信技术与互联网技术飞速发展的带动下，物联网应运而生，将成为继计算机互联网与移动通信之后的又一次信息革命。

这个学期，姜德生教授在学科导论中，给我们详细的讲解了光纤传感物联网的技术与应用，包括物联网的结构，传感网的分类，光纤传感物联网的现状及其关键技术。通过学科导论的学习，以及课后阅读的关于光纤传感物联网的知识，我对光纤传感物联网技术有了一个大概的了解，下面我就简要的谈一下我对光纤传感物联网的认识。

我国早在1999年就开始了物联网的基础——传感网的研究。中科院在该将传感网的研究列入了知识创新工程，启动了传感网的研究，只是由于当时的条件，该研究仅限于特定用途的军用传感网。国内物联网的真正兴起，是源于温家宝总理2009年8月在无锡视察中科院无锡微纳传感网工程技术研发中心时，对该中心予以高度关注，指出：“在传感网发展中，要尽早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，“在国家重大专项中，加快推进传感网发展，指出要尽快突破核心技术，把传感技术和TD的发展结合起来，建设感知中国中心”。自此，物联网在中国社会受到了极大关注，被列入国家五大新兴战略产业之一。 下面我介绍光纤传感物联网的内容和应用。

1、物联网的研究内容与难点

物联网的技术构成主要包括四个层次：a、传感网络，它是由众多传感器节点组成的有线或无线通信网络，节点密集部署在所关注的物或事物的内部或周围，实现对物的连接、感知和监控;b、数据传输网络，通过现有的互联网、无线通信网或者一些专用的通信网络，实现传感网探测数据和控制信息的控制与分发;c、数据处理技术，主要涉及数据的海量存储与管理、云计算、数据模型表示和智能化处理等;d、用户与应用接口，包括计算机和手机等终端设备。 在这四个层面上，物联网的主要研究内容是：(1)总体技术的研究;(2)研究如何建立物联网的顶层架构;(3)制定相关的标准体系;(4)引导和规范物联网的技术。

2、光纤传感器在物联网中的应用

在物联网中要用到各种各样的大量的传感器。传感器可用于感知各种各样的环境参数，如温度、重力、光电、声音、位移、振动等，为物联网提供最原始的数据信息，经过处理后为人们提供服务。

随着通信技术的飞速发展，光纤传感器迅速崛起，其集成了光纤技术、激光技术和光电探测等多领域所取得的巨大成就，以其体积小、重量轻、灵敏度高、

抗电磁干扰能力强、数据传输安全、集传输传感合二为

一、便于构成分布式传感网络等诸多优点，在物联网这一新技术革命的推动下，正在越来越广泛应用于国民经济和人们日常生活的各个领域，大有取代电子传感器之势。

光纤传感系统主要由光源、传输光纤、探测器与信号处理部分等组成。光源发出的光经过光纤传输至传感头，当光通过传感头时，根据光纤传感器的设计不同，外部被测物理量对光的相位、强度、波长、偏振态等一个或多个参数进行调制。调制信号光经光纤传输至光电探测器后转化为电信号，经过信号处理后还原出被测物理量。

光纤传感网络，就是把光纤传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种重大工程设施中，通过光缆连接，形成所谓“光纤传感网络”，然后将此“光纤传感网络”与现有的互联网整合起来，构成“光纤物感网”，即“光纤物联网”。它与无线物联网组合在一起，实现人类社会与物理系统的整合。在这个整合的网络当中，存在功能强大的中心计算机群，采集和存储着物理的与虚拟的海量信息，通过分析处理与决策，完成从信息到知识、再到控制指挥的智能演化，进而实现整合网络内的人员、机器、设备和基础设施，实施实时的管理和控制。在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，从而提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。在这“智慧地球”的建设过程中，这种三纤合一的、新的光纤传感网络将为之作出革命性的贡献，从而使光纤技术的发展再一次迈向新的高峰。

第7篇：物联网技术

1.关于我国的产业结构的下列说法中，错误的是(单选题3分)o o o o

得分：3分

A.部分传统行业集中度相对偏低 B.具有较强国际竞争力的大企业偏少 C.技术密集型产业和生产性服务业比重偏高 D.加工工业和资源密集型产业比重过大

2.根据世界银行的统计数据，2009年全球制造业第一大国是(

)。(单选题3分)o o o o 得分：3分

A.日本 B.德国 C.美国 D.中国

3.世界上首次证明工业控制系统本身也有漏洞的事件是(

)。(单选题3分)得分：3分

o o o o A.2007年，俄罗斯黑客成功劫持Windows Update下载器 B.2010年，黑客袭击全球最大中文搜索引擎“百度” C.2010年，黑客攻击了伊朗核电站的离心机工业控制系统 D.1999年，黑客入侵美国国防威胁降低局的军用电脑

4.对于现有的重大工程和生产装备，节能减排最有效的办法是( )。(单选题3分)o o o o 得分：0分

A.使用清洁能源 B.排污收费 C.加强法律监督 D.先进控制与优化  5.国家的地位首先是由它的经济实力决定的，而大国的经济实力主要由(

)决定。(单选题3分)o o o o

得分：3分

A.农牧业 B.金融业 C.建筑业 D.制造业

6.工业软件指专门为工业部门使用的软件，下列软件中属于工业软件的是(

)。(单选题3分)o o o o

得分：0分

A.照相机内的嵌入软件 B.计算机操作系统 C.微软的办公软件 D.通用数据库系统

7.“两化深度融合”是我国新型工业化、从“制造大国”走向“制造强国”的必由之路，“两化”是指(

)。(单选题3分)o o o o

得分：3分

A.城镇化和信息化 B.工业化和信息化 C.工业化和城镇化 D.农业化和工业化

8.下列选项中，不属于华盛顿邮报所列的驱动未来经济的颠覆性技术的是( )。(单选题3分)o o o o

得分：3分

A.高级机器人 B.云计算 C.移动互联网 D.核动力航母  9.工业软件指专门为工业部门使用的软件，下列软件中属于工业软件的是(

)。(单选题3分)o o o o

得分：0分

A.微软的办公软件 B.计算机操作系统 C.照相机内的嵌入软件 D.通用数据库系统

10.按照德国“第四次工业革命”概念，工业4.0是基于( )。(单选题3分)得分：3分

o o o o A. 物联网和务联网的智能环境 B.第三次工业革命 C.第四道蜂窝移动通信技术 D.国家的巨额资金支持

得分：4 11.我国的自主创新能力不强，这主要表现在(

)。(多选题4分)分

o o A.核心技术对外依存度较高

B.产业发展需要的高端设备、关键零部件和元器件、关键材料等大多依赖进口

o o

C.外向型企业的数量越来越少，国家免除部分产品的出口退税 D.具有自主知识产权的产品少

12.美国国家基金委员会2006年提出CPS的概念， CPS是一类将数字化、网络化系统与物理过程密切整合的设备系统,下列选项中属于这一范畴的有(

)。(多选题4分)o o o 得分：0分

A.智能机器人技术 B.节约灌溉技术 C.智能电网 o

D.汽车电子控制系统

13.在工业信息化中应用M2M技术可以实现的基本功能有( )。(多选题4分)得分：4分

o o o o A.资产跟踪、供应链管理 B.远程监视、控制、诊断 C.产品技术方案的优化 D.故障设备的自动修复

得分：0分  14.当前，我国的产业结构不合理主要表现为( )。(多选题4分)o o A.技术密集型产业和生产性服务业比重偏高

B.空间布局与资源分布不协调，地区产业结构趋同，部分行业重复建设和产能过剩严重

o o C.部分传统行业集中度相对偏低，产业集聚和集群发展水平不高 D.一般加工工业和资源密集型产业比重过大

得分：0分  15.嵌入式系统的主要应用领域有( )。(多选题4分)o o o o A.数据应用 B.消费电子 C.移动通信 D.工业控制

得分：0分  16.下列产品中，应用了嵌入式系统的有(

)。(多选题4分)o o o o A.汽车电子

B.MP3/MP4等消费电子 C.公共交通无接触智能卡 D.移动通信设备  17.根据美国国家情报委员会的“全球趋势2030 ”，未来一段时间内在信息技术方面需要重点发展的技术有( )。(多选题4分)o o o o

得分：0分

A.转基因技术 B.数据技术 C.智慧城市技术 D.社交网络技术

得分：4分  18.在重大工程中实现节能减排的途径有(

)(多选题4分)o o o o A.采用先进控制和优化技术 B.通过生产工艺的技术改造 C.采用绿色化的工艺设计技术 D.对工程成本进行严格控制

得分：4分  19.下列事例中能说明我国是制造大国的有( )。(多选题4分)o o o o A.蛟龙潜水器下水 B.北斗导航系统的成功开发 C.神舟飞船上天 D.高铁设备的制造

20.从经济、社会发展角度来看，未来社会的重要技术有(

)。(多选题4分)得分：0分

o o o o A.健康技术 B.自动化技术 C.信息技术 D.资源技术  21.我国主要资源产出率、能源产出率、水资源产出率、矿产资源回收率、工业固体废弃物综合利用率、工业用水重复利用率等指标与发达国家相比有较大差距。(判断题3分)o o 得分：3分

正确 错误

22.“颠覆性技术”是其出现能对原有产业产生颠覆性影响的技术。(判断题3分)得分：3分

o o 正确 错误

得分：3分  23.美国了提出“第四次工业革命”。(判断题3分)o o 正确 错误

24.工业软件及其应用技术是现代企业核心竞争力，是“两化”深度融合的标志。(判断题3分)o o

得分：3分

正确 错误

25.对中国制造企业而言，国内外市场远未饱和，这使我国依靠产品产量翻番来实现GDP翻番成为可能(判断题3分)o o

得分：3分

正确 错误

得分：3分  26.物联网和务联网将人、对象和系统联系起来。(判断题3分)o o 正确 错误

得 27.当前，围绕产品的服务所产生的利润远远低于制造产品。(判断题3分)分：0分

o 正确 o

错误

28.从技术带动分，产业革命的阶段经历了三个阶段， “第三次工业革命”是电气技术带动的。(判断题3分)o o

得分：3分

正确 错误

29.在全球制造业第一次大分工中，我国在国际分工中处于开发设计和市场销售环节。(判断题3分)o o

得分：3分

正确 错误

得 30.当前，我国产品的单位能耗居高不下，减排任务更为严重。(判断题3分)分：3分

o 正确

第8篇：物联网技术及应用

电子商务前沿讲座 物联网技术及应用

姓名 王丹 学号 2008012849 班级 08电子商务 完成时间 2011-12-9

物联网技术及其应用

摘要：近来，物联网屡被提及，各种迹象已经很明确的说明：在未来10-15年内我们将见证新一轮信息技术产业革命的巨大变革。本文重点介绍了物联网技术的发展以及其在相应行业的典型应用，并列举了世界重点国家的物联网发展战略，对物联网知识提供较为详尽的描述。

关键词：物联网;组网;网络架构

一、物联网概念的提出

物联网(the Internet of things )这一概念于1999年正式提出，但是最早出现在贝尔·盖茨1995年所著的《未来之路》中，当时Bill Gates 已经率先提及internet of things 这一概念，只是限于当时无线网络、硬件和传感技术的限制，并未得到广泛认同和发展。1998年，美国麻省理工大学(MIT)创造性地提出了当时称作EPC系统的“物联网”的构想;1999年，美国 Auto-ID首先提出“物联网”的概念，称物联网主要是建立在物品编码、RFID技术和互联网的基础上;2005 年，ITU发布了《ITU互联网报告2005：物联网》，综 合二者内容，正式提出“物联网”的概念，包括了所有 物品的联网和应用。目前较为公认的物联网的定义是： 通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、 激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物 品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智 能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

二、主要国家的物联网发展战略

2005年4月8日，在日内瓦举办的信息社会世界峰会(WSIS)上，国际电信联盟专门成立了"泛在网络社会(UbiquitousNetworkSociety国际专家工作组"，提供了一个在国际上讨论物联网的常设咨询机构。根据这个工作组的报告，2005年，许多国家已经纷纷开始"无处不在物联网"的发展战略，包括日韩基于物联网的"U社会"战略、欧洲"物联网行动计划"以及美国"智能电网"、"智慧地球"等登。此外，物联网已经开始在军事、工业、农业、环境监测、建筑、医疗、空间和海洋探索等领域投入应用。2009年包括Google在内的互 联网厂商、IBM、思科在内的设备制造商和方案解决商以及AT&T、Veri-zon、中移动、中国电信等在内的电信运营企业纷纷加速了物联网的战略布局，以期在未来的物联网领域取得先发优势。

(一)、美国的物联网战略

美国非常重视物联网的战略地位，在国家情报委员会(NIC)发表的《2025对美国利益潜在影响的关键技术》报告中，将物联网列为六种关键技术之一。美 国国防部在2005年将"智能微尘"(SMARTDUST)列为重点研发项目。国家科学基金会的"全球网络环境研究"(GENI)把在下一代互联网上组建 传感器子网作为其中重要一项内容。2009年2月17日，奥巴马总统签署生效的《2009年美国恢复与再投资法案》中提出在智能电网、卫生医疗信息技术应 用和教育信息技术进行大量投资，这些投资建设与物联网技术直接相关。物联网与新能源一道，成为美国摆脱金融危机振兴经济的两大核心武器。

(二)、欧盟的物联网战略

第 2 页 共 10 页 欧洲在信息化发展中落后美国一步，但欧洲始终不甘落后。2005年4月，欧盟执委会正式公布了未来5年欧盟信息通信政策框架"i2010"，提出，为迎 接数字融合时代的来临，必须整合不同的通信网络、内容服务、终端设备，以提供一致性的管理架构来适应全球化的数字经济，发展更具市场导向、弹性及面向未来 的技术。

2006年9月，当值欧盟理事会主席国芬兰和欧盟委员会共同发起举办了欧洲信息社会大会，主题为"i2010-创建一个无处不在的欧洲信息社会"。

自2007年至2013年，欧盟预计投入研发经费共计532亿欧元，推动欧洲最重要的第7期欧盟科研架构(EU-FP7)研究补助计划。在此计划中，信息通信技术研发是最大的一个领域，其中包括：

普遍深入和可信赖的网络，以及基础网络服务 有感知的系统，交互作用和机器人技术 元件、系统和工程 数字图书馆和目录

可持续性的和个人的卫生保健。 灵活性，环境的可持续性和节能 独立的生活和包含物

将来和即将形成的技术(FET)

为了推动物联网的发展，欧盟电信标准化协会下的欧洲RFID研究项目组的名称也变更为欧洲物联网研究项目组，致力于物联网标准化相关的研究。

欧盟是世界范围内第一个系统提出物联网发展和管理计划的机构。2009年6月，欧盟委员会向欧盟议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及地区委员会递交了 《欧盟物联网行动计划》(InternetofThings-AnactionplanforEurope)，以确保欧洲在构建物联网的过程中起主导作 用。2009年10月，欧盟委员会以政策文件的形式对外发布了物联网战略，提出要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球，除了通过ICT研发计 划投资4亿欧元，启动90多个研发项目提高网络智能化水平外，欧盟委员会还将于2011-2013年间每年新增2亿欧元进一步加强研发力度，同时拿出3亿 欧元专款，支持物联网相关公司合作短期项目建设。

(三)、日韩的物联网战略

日本的物联网发展有与欧美国家一争高下的决心，在T-Engine下建立UID体系已经在其国内得到较好的应用，并大力向其他国家，尤其是亚洲国家推广。

日本政府于2000年首先提出了"IT基本法"，其后又提出了"e-Japan战略"，计划在今年建成一个"任何时间、任何地点、任何人、任何物"都可以上网的环境。

日本泛在网络发展的优势在于其有较好的嵌入式智能设备和无线传感器网络技术基础，泛在识别(UID)的物联网标准体系就是建立在日本开发的TRON(TheReal-timeOperatingsystemNucleus，即实时操作系统内核)的广泛应用基础上。

日本是第一个提出"泛在"战略的国家。2004年，日本信息通信产业的主管机关总务省(MIC)提出U-Japan战略。2009年7月日本IT战略本 部提出I-Japan战略2015，目标是实现以国民为中心的数字安心、活力社会。在I-Japan战略中，强化了物联网在交通、医疗、教育和环境监测等 领域的应用。2006年韩国提出了为期十年的U-Korea战略。在U-IT839计划中，确定了八项需要重点推进的业务，物联网是U-Home(泛在家 庭网络)、Telematics/Locationbased(汽车通信平台基于位置的服务)等业务的实施重点。2009年10月，韩通信委员会通过了《物联网基础设施构建基本规划》，将物联网市场确定为新增长动力，确定了构建物联网基础设施、发展物联网服务、研发物联网技术、营造物联网扩散。

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(四)、我国的物联网战略

随着物联网迅速发展及欧美各国相应的制定出符合本身物联网发展的国家战略，2009年，温家宝总理在无锡考察时对物联网的发展提出了三点要求：一是把传感系统和3G中的TD-SCDMA技术结合起来;二是在国家重大科技专项中，加快推进传感网的发展;三是尽快建立中国的传感信息中心，或者叫"感知中国" 中心。我国开始把物联网作为我国未来重要的发展战略。

在2009年12月的国务院经济工作会议上，明确提出了要在电力、交通、安防和金融行业推进物联网的相关应用。我国已在无线智能传感器网络通信技术、微型传感器、传感器终端机和移动基站等方面取得重大进展，目前已拥有从材料、技术、器件、系统到网络的完整产业链。目前，我国传感网标准体系已形成初步框架，向国际标准化组织提交的多项标准提案已被采纳,中国与德国、美国、韩国一起，成为国际标准制定的主导国之一。我国的物联网战略实施主要分三个阶段：关键应用阶段、规模应用阶段和普遍应用阶段。

我国物联网战略规划图

关键应用阶段：以相关行业的领先企业为龙头，探索工业信息化、农业信息化和社会信息化中的关键应用，以应用创新拉动技术创新，初步形成合理的产业格局和产业价值链。领先企业引领关键应用的产业化突破是这个阶段的关键，这个阶段的成功与否对产业发展的前途至关重要。

规模应用阶段：随着技术的演进，进一步扩大物联网信息化应用的深度、范围和规模，显著提升物联网应用的信息化份额，形成物联网产业与传统产业融合互动的发展格局。

普遍应用阶段：在全国城乡建立与经济和社会发展需求相适应的普遍信息服务体系，建成完善的物联网产业链和产业布局，确立中国在全球物联网产业发展中的核心地位。

三、物联网架构

物联网经典架构主要由四层组成，自下而上分别为：感知层，传送层，运营层和应用层。如果拿人来做比喻的话，感知层就如同皮肤和五官这些视觉、触觉和嗅觉器官，主要用来识别物体，采集相关信息;经过感知层采集到的信息，途径人体神经网络(传送层)迅速传递到大脑，经过人体脑部(运营层)的汇总分析，作出应对各种复杂的情况的具体反应(应用层)。

感知层：包括传感器等数据采集设备以及相应的传感器网络。该层的主要任务是将现实社会的各种物理量通过诸多手段，实时并自动化的转化为虚拟世界可以处理的数字化信

第 4 页 共 10 页 息。感知层是物联网发展和应用的基础，RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技术是感知层涉及的主要技术，其中又包括芯片研发、通信协议研究、RFID材料、智能节电供电等细分领域。

传送层：该层的主要任务是将感知层采集到的信息，通过传感器网、通信网、互联网等各种网络进行汇总传输，从而将大范围内的信息加以整合，以备处理。该层设计的典型技术如Ad-Hoc(无线自组网)、Wi-Fi、GSM、TCP/IP技术等。

运营层：该层的主要任务是将经过传输层整合汇总的信息进行分析和处理，并在必要时，将各种信息按照应用途径进行分类管理，形成新的信息基础架构，为各种应用提供信息支撑平台。该层涉及的典型技术如GIS(地理信息系统)、ERP(企业资源计划),此外，还涉及到API接口，专家系统等应用模块。

应用层：利用分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。物联网的应用可以分为监控型(物流监控、污染监控等)、查询型(智能检索、远程抄表等),控制型(智能交通、智能家居、路灯监控等)、扫描型(手机钱包、高速公路不停车收费)等。应用层是物联网研究和发展的目的。

四、物联网实现关键技术

要实现上述的物联网架构，单一的技术是难以胜任的。物联网是一系列技术以及管理有机结合的产物。下面，简要介绍支撑物联网实现的几项关键技术。

(一)、RFID技术

无线射频识别技术(Radio Frequency Idenfication，RFID)是一种非接触的自动识别技术，其基本原理是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性，实现对被识别物体的自动识别。

RFID系统至少包含电子标签和阅读器两部分。RFID阅读器(读写器)通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。典型的阅读器包含有高频模块(发送器和接收器)、控制单元以及阅读器天线。

射频识别系统的基本模型如下图所示。其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体;阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标 签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。

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电感耦合模型的读写器

电磁反向散射耦合型的RFID读写器

发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。

(1)电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定 律，如右图所示。

(2) 电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律。

电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和13.56MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。

电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2.45GHz，5.8GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m。

(二)、传感技术

传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱，它是现代科学技术发展的基础条件，遵循信息论和系统论原理。从仿生学观点，如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”，把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话，那么传感器就是“感觉器官”。传感技术是关于从自然信源获取信息，并对之进行处理(变换)和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，包括传感器设计、信息处理、信息识别、遥感观测等。

网络节点作为无线传感网的主要组成，首先是一个传感器，主要实现物联网中物物、物人之间信息交换的必要部分。目前无线传感网更加关注各种信息的采集和处理，利用压缩、识别、融合和重建的方法处理采集的信息，以满足网络多元化的应用需求。

(三)、EPC系统

1999年美国Auto-ID Center 将RFID技术与Internet结合,提出了EPC(Electronic Product Code)概念。产品电子代码是物联网的主要支撑，它的载体是RFID电子标签，传递介质是互联网。电子标签、产品电子码、互联网构成了物联网的基本构想。RFID中存储的EPC,通过传感器网络识别并自动采集到中央处理系统，利用开发的计算机网络进行信息交换、处理与共享，实现物品的透明化管理。

EPC系统充分利用了RFID和网络技术的优点，很好的解决了产品的唯一标示、同时识别多个物品和“非可视化识别”问题，其最终目标是为全球的每一个物体建立全球的、开

第 6 页 共 10 页 放的标示标准。该系统由全球电子代码体系、RFID系统以及信息网络系统3部分组成，主要包括EPC编码标准，EPC电子标签，射频识别器，神经网络软件，对象名解析服务以及实体标记语言6方面。

(四)、地理信息系统(GIS) 地理信息系统(GEO-information system),是一种特定的十分重要的空间信息系统，它是在计算机软硬件支持下，对整个或局部空间中的有关地理信息分布的数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

GIS所处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其相互关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感数据、属性数据等，用于分析和处理一定地理区域内分布的现象和过程，解决复杂的规划、决策和管理问题。

典型的GIS系统结构如下：

物理网技术是构建“智慧地球”、 “智慧城市”、 “智慧物流”、 “智慧能源”、 “智慧电力”等基础，其技术的发挥，必须将每个传感器和动态信息进行空间定位，摆脱单点应用的限制。而地理信息系统正好为物联网技术的发展提供了所需的空间基础，还可以进行空间处理、空间分析、建模等功能，并且有利于跨行业、跨地区的数据共享及相互操作，是物联网发展的强劲动力和重要支撑。

(五)、智能技术

智能技术是为了有效的达到某种预期的目的，利用知识所采用的各种方法和手段，它是一些列技术的统称和综合应用。目前较为成熟的智能技术主要有：机器学习、数据挖掘、语言网格、知识网格、自主计算、神经计算、内容计算和专家系统等。智能技术的发展很大程度上促进了人们所处的物质世界的数字化、网络化和智能化。

物联网的重要价值之一在于它试图将世界中的物体以传感和智能的方式关联起来，因而智能技术也是物联网成功实现的关键技术之一。通过将智能系统植入物体，如嵌入式芯片等，使物体能够主动或被动的与用户进行沟通和交流，从而具备一定的智能性。

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五、物联网技术的应用

物联网应用领域非常广泛，大到国际性军事反恐、区域性的城市交通，小到家庭、个人。当物联网与互联网、移动通讯网相联时，可随时随地全方位“感知”对方，人们的生活方式将从“感觉”过渡到“感知”阶段，并进一步过渡到“控制”阶段，应用前景十分广泛，正如IBM所描述的“智慧地球”理念一样：

“我们把智慧系统嵌入系统和流程当中，使服务的交付、产品开发、制造、采购和销售得以实现，使从人、资金到石油、水资源乃至电子的运动方式都更加智慧，使亿万人生活和工作方式都变得更加智慧。”

物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体的说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种设备中，然后将物联网与互联网整合起来，实现信息的共享，是物体达到智慧状态，并且使人类能够随时捕捉物体的动态信息，从而提高资源利用率、生产力水平，改善人与自然之间的关系。

(一)、车辆定位与监控

该类应用是将GIS系统与物联网技术充分结合，从而实现车辆的准确定位以及跟踪其实时的运转情况，如机器部件是否正常运转，汽车油耗程度等等。该类应用典型的系统拓扑结构如下：

系统描述：

油箱传感器安装在油箱内部采集油箱液位数据; 采集和传输设备安装在驾驶室内; 中国移动GPRS覆盖整个中国地区;

油量监控应用系统PC服务器部署在运营商IDC机房;

企业办公网络可以通过internet,通过浏览器访问油量监控系统web获得服务; 管理人员手机访问GPRS服务，无线访问油量监系统Wap服务。

(二)、无线医疗

很难想象病人无需住在拥挤的病房就能享受到同等医疗服务，然而随着物联网技术的

第 8 页 共 10 页 快速发展，它正逐渐成为现实。通过将相应的无线监测设备与人体绑定，或者人体直接带上无线设备，或者将其植入人体的某个器官，远程的医疗服务中心就能够随时捕捉到人体的生理和病例变化，既能够提高疾病的预防能力，同时还能及时追踪疾病的监控和治疗情况，得到病人的病人的及时反馈，而且大大节省了病人的看病时间和成本，医院的病房安排。

戴着“多功能手表”

(三)、智能电网

优化电力工业的结构和布局，减轻电力发展对资源和环境的依赖，是我国电力工业当前和今后一个时期必须给与高度重视的一个重要问题。物理网技术的成熟为解决这一难题提供了可行的解决方案。在当期整个电力系统的生产、储存、配送、输送和消费的各个环节，存在着生产效率低下、传输浪费严重、配送安排不合理以及消费不能及时反馈的诸多问题。智能电网则通过终端遥感器在客户之间、客户和电网公司之间形成及时链接的网络互动，实现数据的实时、高效、双向的效果，从而提高电网的综合效率。在智能电网的指导下，电力资源将在充分满足用户需求的情况下，实现合理的生产、科学合理的配送计划、以最低的成本进行电力传输;而不再是由供向需的单方向流动。

(四)、智能物流

物联网最重要的应用是现代物流领域，该领域明确提出要把物联网最为发展的重点。目前我国物流领域成本偏高，占总成本的18%-20%。物联网在物流管理中的应用目标是通过物联网的建设，形成集成化的信息平台，实现物流系统的现代化。具体来说，可利用物联网相关技术对包裹进行统一编码，嵌入EPC标签，这样在物流途中就可以实施监控，有利于及时发现物品运输过程中出现的问题;另外，通过RFID技术读取EPC编码，并将其传输到数据处理中心，可供企业和消费者实时查询，切实增强用户满意度，有效提高物流服务质量。

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(五)、农业生产

物联网在农业生产上的应用同样广泛，主要体现在远程控制和实时采集方面。智能农业可以通过无线信号收发模块传输数据，实时监控大棚的温湿度、光照、土壤酸碱性、CO2浓度等影响农作物生长的重要因子，并随时进行科学处理，从而确保农产品的正常生长，提高农作物产量和质量。另外，在农作物的销售环节，可以运用成熟的物联网技术在农产品基地与消费者之间搭建网络消费平台，这样可以让消费者了解农作物的生长过程，从而在最为需要的时候购买到最为舒心的产品。

六、结语

继计算机、互联网两次浪潮之后，物联网技术定义应用和普及必将带来新一轮信息产业浪潮。事实证明，这一趋势已经不可阻挡。它不仅会带来产业的变革，还会对管理模式、人们的生活方式产生深远影响。随着物联化与智能化技术的不断提高，智慧将充斥在地球的每一个角落，我们将享受到最新的科技文明成果，并依靠这一成果科学合理的规划、指导工业生产、农业安排、医疗卫生、城市交通、能源开发、自然保护等等，我们期待这一天的早日到来，并为之而不懈努力。

参考文献：

[1] 呈

曼 王让会，《物联网技术与应用》，《物联网与地理信息系统》，2010。 [2] 甘志祥，《物联网的起源和发展背景的研究》，《现代经济信息》，2009。 [3] 百度百科， 。 [4] 《物联网周刊》，2010年03月第10期。 [5] 《物联网周刊》，2009年11月第2期。 [6] 《物联网周刊》，2010年03月第11期。 [7] 《物联网周刊》，2010年09月第35期。 [8] 冯

杰，郗家贞，《对物联网组网架构的研究》，《信息与电脑》，2009

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第9篇：物联网技术及应用总结

第一章 物联网概述

物联网是一个信息承载体，让物理对象实现互联互通网络。

物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。

它具有普通对象设备话、自治终端互联化和普适服务智能化三个重要特征。 物联网分四层：感知识别层、网络构建层、管理服务层、综合应用层。

感知识别层 RFID、传感器等智能电子产品。

网络构建层：无线城域网 WIMAX，无线局域网WI-FI，无线个域网蓝牙 Zig bee，无线广域网 移动通信及其技术，互联网 主要特点：

网络终端层面 联网终端规模化、感知识别普适化 通信层面

异构设备互联化 数据层面

管理处理智能化 应用层面

应用服务链条化 第二章 自动识别技术与RFID 自动识别技术：光符号识别技术

语音识别技术：语音拨号、语音导航、室内设备控制等。 生物计量识别技术：虹膜、指纹识别技术

IC卡技术：集成电路卡，通过嵌入卡中的电擦除式可编程只

读存储器(EEPROM)集成电路芯片来存储信息。

按是否有微处理器：存储卡、CPU卡

按与读卡器通信方式：接触式、非接触式IC卡 存储容量大、安全保密好、CPU卡数据处理能力

条形码技术：扫描和译码

信息密度低、容量小

二维码技术：阅读器(扫描装置和译码装置)

存储量大、抗损性强、安全性高、可传真影印、 印刷多样性、抗干扰能力强

射频识别技术：利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过传递信息达到识别的目的。

应用：工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理、高速 公路自动收费、物品管理、门禁系统 五个组件构成：阅读器(传送器、接收器、微处理器)、天

线、标签

标签的数据存储方式主要采用EEPROM 标签分类：被动式、主动式、半主动式 频率：低频LF 30-300k高频HF 3-30mhz 超高频 UHF300mhz-3ghz 应用：门禁、公交卡、邮包跟踪、道路收费、跑步计时、 商品防伪 第三章

传感器：能够被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置 传感器组成：敏感元件、转换元件、基本电路

传感器分类：热敏、光敏、气敏、力敏、磁敏、湿敏、声敏等 传感器设计需求：低成本与微型、低功耗、灵活性与扩展性、鲁棒性 传感器应用：小区安防、夜间作战、红外温度计、酒精检测、空调、洗衣机、

手机、汽车、家居

ETX 无线传感网中路径选择指标(选择最小代价的路径) CTP 数据收集协议 Drip 数据分发协议

无线传感网应用：救援、军事、环境监测 第四章

定位系统是感知识别层

位置信息三大要素：时间、空间、人物

所在地理位置时间、所在地理位置、所在地理位置对象 GPS系统三大组成部分：宇宙部分 (24颗工作卫星)

地面监控部分

用户设备部分(三点定位)

定位原理：三点定位

典型应用：空间位置服务(汽车防盗紧急救生定位、交通导弹导航)

时间服务(CDMA通信系统、电力系统) 优点：精度高、全球覆盖

缺点：定位速度、启动慢，室内效果差、需GPS接收机 蜂窝基站定位(移动通信)

定位方法：(单基站)COO 优点：简单快速、适用紧急情况 缺点：不精确

(多基站)TOA、TDOA需三个基站(AOA需两个基站) 优点：不需接收机、启动快、室内可接受 缺点：精度低、造价高 无线室内环境定位

多径效应、阻碍作用(波长长，传播距离长，穿透力弱)

RSS技术 利用信号强度，利用已有无线设备(蓝牙、WIFI)

WI-FI基站定位

无线AP定位

AP三参数：MAC地址、SSID名称、RSSI信号强度 定位技术

基于距离TOA

需参考点和测量目标时钟同步

基于距离差TDOA 参考点和目标不用同步，参考点之间需时钟同步

基于信号强度RSS 新型定位技术：网络定位(适用于无线传感网、自组织网络)

通过少量位置已知节点定位出全网络节点 挑战：保证信息精度又保护个人隐私

大规模应用(庞大的数量增长、为RFID所用)

第五章

1G 模拟通信

AMPS系统

2G 数字通信

CDMA、GSM系统

3G IMT-2000系统(W_CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA) 4G LTE 5G 超低时延、低成本、低功耗、超可靠、全球覆盖 第六章

无线网络的基本组成：无线网络用户

无线连接 基站

无线网络分为四类：

无线广域网 覆盖整个城市甚至国家

1. 通过多个地面相邻基站接力传播 2.通过通信卫星系统传播 1G模拟信号

2G数字信号 GSM(全球移动通信系统)、CDMA(码分多址)

带宽10Kbps 3G CDMA2000、TD-SCDMA 带宽2Mbps 无线城域网 覆盖整个城市 WIMAX

带宽75Mbps 无线局域网 WI-FI 无线个域网 蓝牙 30m 1Mbps

红外线 1m 100Kbps 无线宽带网络 带宽超过1.54Mbps (WIMAX、WI-FI、3G) 无线连接特点：

1. 信号强度衰减 2. 非视线传播 3. 同频信号干扰 4. 多径传播干扰 5. 隐藏终端问题 WI-FI的IE802.11协议

最大带宽 100Mbps(600Mbps)

架构 1.基站模式

基本服务组：一个基站和多个无线网络用户组成

被动扫描 接入点周期性广播识别帧 用户收集帧并发送请

求建立连接

主动扫面 无线网络用户主动广播探测帧

2.自组织网络 没有基站

无线设备相对集中且有限WI-FI接入点无法覆盖

介质访问控制协议CSMA(用户先监听信道，占用则不发送数据)

CSMA/CA 冲突避免(802.11使用)即使信道为空，也为

避免冲突等待一小段时间再发送数据

CSMA/CD 冲突检测 (以太网使用)

使用CA原因：1.CD需全双工，硬件代价高

2.无线信号衰减 隐藏终端使信号难以检测

隐藏终端问题解决：RTS、CTS预留信道(CA向接入点发送RTS，

接入点广播CTS，RTS发送者发送数据)

WIMAX的IEEE802.16协议

架构 基站模式 介质访问控制

全双工信道传输、可扩展性、QoS(时分多址转换)

第七章

物联网对海量信息存储的需求

大数据：数量大、种类多、速度快、价值高 网络存储体系：DAS直接附加存储

将存储设备和主机通过缆线直接与服务器或工作站相连

优点 好管理、成本低、结构简单

缺点 信息孤岛，对存储资源利用低、资源共享能力缺失

NAS网络附加存储

计算机连接到一个仅为其他设备提供基于文件级数据存

储服务的网络

优点 网络的存储实体实现文件级别共享、性能增强但依

赖于网络流量 SAN存储区域网路

通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储架构

优点 支持服务器从SAN启动、存储共享、存储管理简

化、提高存储空间利用率

数据中心：计算机系统及其配套设备、数据通信连接、环境控制设备、监控

设备、安全装置

Google数据中心

软件技术 GFS、MapReduce(针对超大规模数据集的编

程模型和系统)、Big Table(分布式存储系统) 降低数据中心成本：服务器成本(及时应对需求的动态变化)、网络设备成

本、能源成本(减少能耗) 云计算

云计算对服务器要求：稳定性、可用性、安全性

对操作系统要求：Linnux 虚拟化方式

应用层虚拟化(效率低)、内核层虚拟化(方便学习扩展，效

率较高)、半虚拟化(最高效)、硬件辅助虚拟化、沙盒(消耗

资源少，安全性高)、Docker 第十一章

RFID安全隐患：窃听、中间人攻击、欺骗重放克隆、拒绝服务攻击、物理破

解、篡改信息、病毒

RFID隐私问题：信息泄漏、跟踪

保护机制：早期物理安全机制、基于密码学的安全机制(哈希锁、树形协议)