带你了解物联网智能传感器技术

传感器是物联网的关键组成部分，传感器不是简单的将物理变量转换为电信号，而是发展成为更复杂的产品，以在物联网环境中发挥技术和经济上可行的作用。

本文介绍了IoT应用对传感器的要求-必须采取什么措施才能实现IoT的大型传感器阵列的特性。然后，介绍了制造商如何通过改进制造，更多集成和内置智能来做出响应，最终介绍了广泛使用的智能传感器的概念。

显而易见，传感器智能不仅能促发物联网更多的连，还提供预测性维护，更灵活的制造和更高的生产率相关等好处。

物联网对传感器的要求

传统上，传感器是功能简单的设备，可将物理变量转换为电信号或电特性的变化。尽管此功能是必不可少的起点，但传感器需要增加以下属性以用于IoT组件：

• 成本低，可以经济地大量部署
• 体积小巧，可以方便的安装在任何环境中
• 无线，更方便的连接
• 自我识别和自我验证
• 极低的功率，无需更换电池即可存活数年，或通过能量收集进行管理
• 坚固耐用，可减少或消除维护
• 自我诊断和自我修复
• 自校准，或通过无线链接接受校准命令
• 数据预处理，以减少网关，PLC和云资源上的负载

多个传感器的信息可以组合使用，通过组合信息获得更有价值的信息;例如，温度传感器和振动传感器数据可用于检测机械故障的发生。在某些情况下，两个传感器功能可在一台设备中使用。在其他情况下，功能通过软件组合在一起以创建“软”传感器。

制造商：智能传感器解决方案

本节从构建模块和制造的角度分析为物联网应用开发的智能传感器，然后回顾了传感器内置智能带来的一些优势，尤其是自我诊断的可能性和维修。

智能传感器中有什么功能?

我们已经介绍了物联网对智能传感器的要求，但是业界对此有何反应?现代智能传感器内置了什么功能?

智能传感器是作为IoT组件构建的，可以将它们正在测量的真实世界变量转换为数字数据流，以传输到网关。如图显示了他们如何做到这一点。应用算法由内置微处理器单元(MPU)执行。它们可以运行滤波，补偿和任何其他特定于过程的信号调理任务。

智能传感器构建块

微处理器单元(MPU)的智能功能还可用于许多其他功能，以减轻IoT的更多中央资源的负担。例如，可以将校准数据发送到MPU，以便针对任何生产变化自动设置传感器。MPU还可以发现任何开始超出可接受标准的生产参数，并相应地产生警告。然后，操作员可以在灾难性故障发生之前采取预防措施。

如果合适，传感器可以在“例外报告”模式下工作，在该模式下，仅当测得的变量值与先前的样本值有显着变化时，传感器才传输数据。这既减轻了中央计算资源的负担，又降低了智能传感器的电源需求-通常是一项关键优势，因为传感器必须在没有连接电源的情况下依靠电池或能量收集。

如果智能传感器的探头中包含两个元素，则可以内置传感器自诊断功能。可以立即检测到其中一个传感器元素输出中出现的漂移。此外，如果传感器完全失效(例如由于短路)，则可以使用第二个测量元件继续该过程。或者，探针可以包含两个传感器，这些传感器可以一起工作以改善监视反馈。

智能传感器：一个实际示例

德州仪器(TI)开发的应用程序提供了一个智能传感器的实际示例，以及构建块协同工作以从模拟电流和温度测量中生成有用的信息，并为其他功能提供智能。该应用程序使用超低功耗MSP430 MCU系列的变体来构建用于配电网络的智能故障指示器。

安装后，故障指示器将通过提供有关网络故障部分的信息来降低运营成本和服务中断。同时，该设备可通过减少对危险故障诊断程序的需求来提高安全性并减少设备损坏。为了保证故障指示器的位置灵活性，主要由电池供电，因此也非常需要低功率运行。

故障指示器(安装在架空电力线网络的交界处)将有关输电线路中温度和电流的测量数据无线发送到安装在电线杆上的集中器/终端单元。集中器使用GSM调制解调器将数据传递到蜂窝网络，以将实时信息中继到主站。主站还可以通过同一数据路径控制并在故障指示器上运行诊断。

与主站的持续连接具有多个优点。首先是能够远程监视故障情况，而不是在现场进行搜索。智能故障指示器还可以不断监视温度和电流，以便主站的控制器具有有关配电网络的实时状态信息。电力运营商可以快速识别故障位置，最大程度地减少停电时间，甚至在发生故障之前采取措施。主站的工作人员可以按要求的时间间隔对故障指示器进行诊断，以检查其是否正常工作。

（编辑：云计算网_泰州站长网）

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