【来源：淘系技术部】
篇2
物联网感知层技术的发展
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。
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。
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
传感器新型材料的使用、集成度的提升，可以促进传感器的小型化、微型化。微型化传感器占用空间小、重量轻、反应快、灵敏度高、成本低、能耗低，便于安装和维护。医学上有一种“神经尘埃”传感器，只有一粒沙子大小（长 3 毫米，高 1 毫米，宽 0.8 毫米），这种微型传感器的晶体管负责搜集神经和肌肉组织的信息，然后以超声波的形式，将相应信息反馈给体外的接收器，为医生确认病情提供参考。随着传感技术的发展，微型传感器可测量的物理量、化学量和生物量会越来越多。在航空、远距离探测、医疗及工业自动化等领域的应用也会越来越多。
（5）提高传感器的智能化水平
智能化传感器是微处理器与传感器的结合，既能够采集信息，还可以进行信息的处理和存储，进行逻辑思考和决策。智能传感器将有数字通信接口，可以直接与其所属计算机进行通信联络和交换信息。随着微处理器技术的不断发展，智能传感器将在自适应、自维护、运算能力、实时性等方面得到进一步提升。
【以上内容转自：淘系技术部】
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