來源：智能傳感器網(wǎng)

編輯：感知芯視界 Link

在當(dāng)今科技飛速發(fā)展的時代，智能傳感器的身影無處不在，正悄無聲息卻又深刻地改變著眾多行業(yè)的發(fā)展軌跡。DigiKey 的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理 Josh Mickolio 指出：“要是想測量什么，大概率都能找到對應(yīng)的傳感器。” 過去十年間，傳感器的需求顯著增長，而今年，預(yù)計(jì)還會有更多令人期待的新進(jìn)展。今天，咱們就一起來深入了解智能傳感器。

智能傳感器，到底智能在哪？

智能傳感器可不只是數(shù)據(jù)收集小能手，根據(jù) Mickolio 的說法，它還自帶 “智慧大腦”，這個 “大腦” 可能是微控制器（MCU）、微處理器（MPU）這類設(shè)備。除了 “大腦”，它還配備藍(lán)牙、Wi-Fi、LoRa、以太網(wǎng)等有線或無線連接方式，能把收集到的數(shù)據(jù)，按照不同網(wǎng)絡(luò)類型的格式進(jìn)行傳輸。要是搭載了MCU，它還具備數(shù)據(jù)處理和分析能力，能過濾掉噪聲，發(fā)送警報，甚至依據(jù)數(shù)據(jù)做出決策。

智能傳感器的工作原理大揭秘

Mickolio 把傳感器分成了三大類：

1. 參數(shù)測量傳感器： 主要測量光、溫度、壓力、聲音等參數(shù)。生活中常見的溫度計(jì)，就是通過測量溫度參數(shù)來工作的。

2. 材料屬性測量傳感器： 像壓電傳感器，能根據(jù)機(jī)械應(yīng)力的變化產(chǎn)生數(shù)據(jù)；熱敏電阻則會隨著溫度改變電阻值。

3. 特定應(yīng)用傳感器： 比如環(huán)境傳感器、醫(yī)療傳感器和工業(yè)傳感器等。以心率監(jiān)測器為例，它可能只監(jiān)測心率這一個參數(shù)，但往往是多個傳感器協(xié)同工作來輸出數(shù)據(jù)。

傳感器都有一個用于收集數(shù)據(jù)的感應(yīng)元件，它會輸出與測量值相關(guān)的電測量值，通常是電壓或電流。數(shù)據(jù)分析一般由 MPU 或 MCU 來完成，它們能過濾噪聲和無關(guān)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和校準(zhǔn)，還可能把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為更便于使用的參考值。

無線技術(shù)升級，智能傳感器如虎添翼

數(shù)據(jù)的傳輸方式多種多樣，常見的有線接口有 I2C、SPI、RS - 485；無線連接則有藍(lán)牙、Wi-Fi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)、Zigbee 等。選擇合適的傳輸網(wǎng)絡(luò)很重要，要考慮距離、功耗、網(wǎng)絡(luò)能支持的傳感器數(shù)量等諸多因素。

無線技術(shù)一直在不斷進(jìn)化。就拿近幾年來說，Wi-Fi 7 和 HaLow 帶來了更高的速度和更遠(yuǎn)的傳輸距離；藍(lán)牙 v5.4 引入了 PaWR 廣播功能，v6.0 更是進(jìn)一步升級，實(shí)現(xiàn)了選擇性收發(fā)，有助于延長電池壽命；5G在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域剛剛起步，5G RedCap 為替代 LTE 網(wǎng)絡(luò)上的 Cat - 1 和 Cat - 4 設(shè)備提供了解決方案。雖說 6G 還沒那么快到來，但未來的通信技術(shù)發(fā)展，肯定會聚焦在速度、可靠性和容量上，而且在網(wǎng)絡(luò)層面更好地利用 AI，也會為智慧城市、交通等領(lǐng)域帶來更多可能。

AI加持，智能傳感器實(shí)力大增

在 Mickolio 看來，AI 和智能傳感器的結(jié)合，簡直就是王炸組合。AI 的應(yīng)用場景非常廣泛，在數(shù)據(jù)處理分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和邊緣決策方面都發(fā)揮著重要作用。

他補(bǔ)充說，AI 能過濾掉噪聲和干擾，讓數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確；還能識別數(shù)據(jù)中的模式，在預(yù)測性維護(hù)領(lǐng)域大顯身手。比如，通過分析電機(jī)的歷史數(shù)據(jù)，就能提前判斷電機(jī)是否會出現(xiàn)故障，及時進(jìn)行維護(hù)，既保障了工作環(huán)境的安全，又能保護(hù)昂貴的設(shè)備。

在能源優(yōu)化方面，AI 也有著巨大的潛力。隨著全球?qū)﹄娏π枨蟮某掷m(xù)增長，對更好的儲能能力和更低功耗的需求也越來越迫切。AI 在優(yōu)化能源分配、降低電力浪費(fèi)，以及在供暖、制冷、照明等高能耗應(yīng)用中，都將發(fā)揮重要作用，從長遠(yuǎn)來看，能夠有效抵消自身的數(shù)據(jù)處理和存儲所消耗的能源。

智能傳感器的廣泛應(yīng)用

“智能傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，幾乎涉及到各個行業(yè)。”Mickolio 說。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、醫(yī)療保健、工業(yè)自動化和自動駕駛等行業(yè)，都是智能傳感器的 “主戰(zhàn)場”。在這些領(lǐng)域，通過有效利用數(shù)據(jù)，不僅能節(jié)省大量成本，對于自動駕駛來說，還能獲取盡可能多的準(zhǔn)確實(shí)時數(shù)據(jù)，以便做出正確決策。

在很多應(yīng)用場景中，邊緣計(jì)算是必不可少的。如果網(wǎng)絡(luò)帶寬較低，或者需要更高效的實(shí)時數(shù)據(jù)分析，那么在傳感器附近進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的能力就至關(guān)重要。

智能傳感器在安全領(lǐng)域也逐漸嶄露頭角。雖然目前在安全方面，智能傳感器的作用相對較小，但隨著網(wǎng)絡(luò)入侵和身份驗(yàn)證技術(shù)的不斷發(fā)展，未來它將成為降低風(fēng)險的關(guān)鍵因素。通過更精準(zhǔn)的威脅識別、更快的響應(yīng)速度、異常情況的準(zhǔn)確判斷，智能傳感器可以提升網(wǎng)絡(luò)安全水平，同時還能改進(jìn)身份驗(yàn)證方法，加強(qiáng)物理安全措施，發(fā)現(xiàn)潛在的安全漏洞。

智能傳感器未來可期

展望未來，Mickolio 認(rèn)為，無線、處理、傳感和電源管理技術(shù)的不斷演進(jìn)，會催生出更多新奇的應(yīng)用場景。AI 和機(jī)器學(xué)習(xí)的融入，讓這些技術(shù)的應(yīng)用更加便捷高效。如今的產(chǎn)品設(shè)計(jì)越來越注重靈活性和可擴(kuò)展性，像多協(xié)議無線設(shè)備，經(jīng)常會與靈活的多核處理器搭配使用，這些處理器不僅能效更高、安全性更強(qiáng)、處理能力更優(yōu)，還配備了 “AI 加速器”。

成本的降低，以及設(shè)備向平臺化的轉(zhuǎn)變，為硬件、固件和軟件設(shè)計(jì)帶來了前所未有的可擴(kuò)展性。借助 AI 和微型模型，設(shè)計(jì)能夠更快速、更精準(zhǔn)地適配特定應(yīng)用場景。可以預(yù)見，工程師們的 “工具箱” 會越來越豐富，創(chuàng)新的步伐也會越來越快。

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