欧博APP下载:下一个十年,物联网产业全景理会

新2备用网址/2020-07-04/ 分类:科技/阅读:

  庄子将天地万物与人平等对待,打破了“以人类为中心”的桎梏。如果说互联网是以“人的需求”为中心构建的,那么物联网,则真正实现将人与万物并列,实现人与物,物与物的网络沟通。网联天下,智慧万物就是物联网的终极目标。

  1 物联网是什么?

  有的人说,物联网就是传感器;有的人说,物联网就是5G,NB-IOT;还有的人说,物联网就是大数据;也有的人说,物联网就是智慧地球,智慧城市,智能交通,智能家居;也有的人说,平安城市,天网工程,雪亮工程就是物联网;甚至还有的人说,物联网和人工智能差不多。

  物联网的概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出,英文名为Internet of Things,即“物物相连的网络”。从物联网的本质上看,物联网是把任何物体的任何测量量,变成一串数字,然后利用网络传送出去,进行分析处理,然后支撑相关应用的数据转换过程。

  2 物联网感知层技术的发展趋势

  物联网区别于互联网的本质在哪里?

  对,是感知层。感知层的基础又是传感器。

  其实,传感器大家天天在使用,手机上,汽车上都有大量的传感器。

  

 上世纪50年代,在欧美等国的军事技术、航空航天领域的试验研究过程中,传感器技术开始发展。

  20世纪70年代开始,利用半导体、电介质、磁性材料等固体元件的某些特性,利用热电效应、霍尔效应、光敏效应,分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传感器等。这就是固体传感器时代。结构传感器和固体传感器均属于模拟传感器阶段。70年代末,随着集成技术、微电子技术及计算机技术的发展,出现了集成传感器。集成传感器功能多,成本低,性能良好。这个阶段传感器技术开始从模拟向数字方向发展。

  20世纪80年代,微型计算机技术与检测技术相结合产生了智能传感器。一开始,把信号转换电路和微计算机、存贮器及接口集成在一个芯片上,和传感器结合在一起,就是智能传感器,具有检测、数据处理以及自适应能力。90年代后,智能化测量技术促使传感器本身实现智能化,具有了自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等。

  在20世纪90年代,无线传感器网络技术逐渐成熟。传感器技术发展历程如下图所示。

  进入21世纪,计算机技术的飞速发展,大幅提升了信息处理效率。LTE、5G的NB-IOT等无线通讯技术快速发展,提升了信息传输的效率。传感器新材料、新工艺、新应用的不断出现,检测技术、控制技术得到了发展,信息采集能力、测量精度和可靠性得到了根本上的提升;与此同时,传感器在进一步微型化、网络化。几种趋势合在一起,促进了物联网感知技术的进一步成熟,如下图所示。

  现代传感器正从传统的单一功能朝着集成化、无线化、网络化、数字化、系统化、微型化、智能化、多功能化、光机电一体化、无维护化的方向发展,与此同时,传感器的功耗将越来越低,精度和可靠性将越来越高、测量范围将越来越宽。

  受益于5G基础通讯网络的建设,受益于物联网终端种类的持续增长,受益于物联网各场景应用需求的暴增,有权威机构预测,到2025年,全球物联网连接数量达1000亿个。未来10年,物联网将有上万亿元的市场,其产业规模将比互联网大数倍。前景如此可观!

  进入物联网时代,为了匹配各种应用场景,传感技术呈现出了以下新的发展趋势:

  (1)开发和应用新的传感器材料

  传感器技术升级换代的重要推动力就是新材料的应用。新型的光电传感器的敏感材料,具有检测距离远、分辨率高、响应快、检测物体范围广等特点;生物敏感材料由于其选择性好、灵敏度高、成本低,在食品、制药、化工、临床检验、生物医学、环境监测等方面有着广泛的应用前景;新型的纳米材料促进了传感器向微型方向的发展。随着未来物联网应用场景的不断拓宽,人们将会开发出更多优质的传感器新材料,新材料的应用水平将会不断提升。

  (2)提升传感器的集成度

  传感器集成度的提高有两个方向:一个是在同一个芯片上集成很多类型的传感器;另一个是传感器与后续其他功能电路的集成化。这两个方向,都是传感器的多功能化方向。一个多传感器集成的芯片,可以检测的参数,由点到面到体,可以实现多维参数的图像化呈现。如医学临床上使用的一种传感器,芯片尺寸仅为2.5mm×0.5mm,可同时快速检测出一滴血液中Na+、K+和H+等多种离子的浓度。一个将传感检测功能与放大、运算、干扰补偿等功能集成在一体的传感器,具有了很好的自适应性,在机器人工业上,得到了大量应用。

  (3)无线网络化

  无线网络技术与传感器技术的结合就是无线传感网技术。在网络中,传感器作为一个收集各种测量量的节点,如温度的高低、湿度的变化、压力的增减、噪声的升降。多个节点组成一个网络。每一个传感器节点可以看作是一个快速运算的微型计算机,将传感器收集到的信息转化成为数字信号。节点与节点之间可以彼此通信,也可以和中央处理中心进行联系。无线传感器网络是由多学科高度交叉的新兴热点研究领域。随着在工业、农业、军事、环境、医疗、智能家居、智慧城市等领域应用需求的增多,传感器的无线网络化应用将会越来越成熟。

  (4)小型化、微型化

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