智能时代与传感器

随着信息技术的不断进步，我们已经进入了智能时代，几乎所有事物都被冠以“智能”二字。从智能手机到智能可穿戴设备，再到智能汽车和智能机器人，这些设备悄然改变了我们的生活方式。其中，传感器作为智能时代发展的关键技术之一，起到了不可或缺的作用。

传感器如同人的五官，是收集信息的重要工具。然而，与快速发展的计算机相比，作为“五官”的传感器却显得有些滞后。因此，“智能传感器”应运而生。

当前，我们正处于第四次工业革命时期，这一阶段正在通过部署各种新兴技术来改变各个行业。如今，万物互联已经成为现实，智能传感器在其中功不可没。

智能传感器的定义

传感器作为人类获取信息的工具，是古代信息技术的重要组成部分。传统的传感器主要处理模拟信号，不具备信号处理和网络功能，需要连接特定的测量设备来完成信号处理和传输。

智能传感器则可以在外部对原始数据进行加工处理，并通过标准接口与外界交换数据。此外，智能传感器还能根据实际需求通过软件控制改变其工作状态，从而实现智能化和网络化。

由于采用了标准总线接口，智能传感器具备良好的开放性和扩展性，为系统的扩展提供了广阔的空间。可以说，未来物联网市场的规模有多大，智能传感器的应用范围就有多大。

智能传感器的功能

智能传感器大致可分为三类：具有判断能力的传感器、具有学习能力的传感器和具有创造能力的传感器。

一般来说，无论哪种类型的智能传感器，都包含以下几个基本功能：

• 自补偿功能：通过软件自动补偿传感器的非线性、温度漂移、时间漂移和响应时间等。

• 自校准功能：操作者输入零值或标准量值后，自校准软件可以自动校准传感器。

• 自诊断功能：传感器接通电源后，可以自动检查自身是否正常运行，并诊断故障部件。

• 数值处理功能：智能传感器内部程序可以自动处理数据，如统计处理、剔除异常值等。

• 双向通信功能：微处理器和传感器之间形成闭环，不仅可以接收和处理传感器的数据，还可以将信息反馈给传感器，对测量过程进行调节和控制。

• 信息存储和记忆功能：智能传感器可以存储大量信息数据，用户可以随时查询。这些信息包括安装历史信息，如传感器已工作多少小时、更换了多少次电源等。

随着科学技术的进步，智能传感器的功能将进一步增强，利用人工神经网络、人工智能和信息处理技术（如传感器信息融合技术和模糊逻辑），智能传感器将具有更高级的智能，能够进行分析、判断、自适应和自学习，完成图像识别、特征检测和多维检测等复杂任务。

智能传感器的应用

物联网是将各种信息传感设备与互联网结合在一起形成的一个庞大网络。物联网的发展需要智能感知、识别和通信等技术的支持，而感知的关键在于传感器及相关技术。传感器技术的发展对于推动人类社会的快速发展至关重要。

1. 智能手机

智能手机之所以变得智能，离不开各种各样的智能传感器。现在智能手机中常见的智能传感器包括距离传感器、光线传感器、重力传感器、指纹识别传感器、图像传感器、三轴陀螺仪和电子罗盘等。

例如，指纹识别传感器可以采集指纹数据，然后进行快速分析和认证，免去繁琐的密码操作，实现快速解锁。

2. 智能家居

传感器是智能家居控制系统的基础。随着技术的发展，越来越多的传感器被应用于智能家居系统中。

智能家居领域需要使用传感器来进行测量、分析和控制系统设置。家中使用的智能设备涉及位置传感器、接近传感器、液位传感器、流量和速度控制、环境监测、安防感应等多种传感器技术。

例如，家中的空调不仅依靠温湿度传感器进行自我调节，还可以通过家庭成员的识别来自动选择模式，针对儿童和老人自动调节温度。这些新技术将带来无限的想象空间，结合机器学习算法，将为人类提供更加智能的体验。

3. 智能汽车/自动驾驶

车联网是物联网发展的重要领域，智能汽车是车联网的核心，正处于快速发展阶段。在智能汽车时代，自动安全技术成为备受关注的新领域，需要改进现有的自动安全系统，如侧翻和稳定性控制，这需要加速度传感器和角速度传感器来感知车身姿态。

智能传感器在汽车领域有很多应用，包括安全气囊（用于正面防撞的高g值加速度计和用于侧面气囊的压力传感器）、汽车发动机（用于检测进气量的进气歧管相对压力传感器和流量传感器）等。

5. 智能工业

在工业生产领域，传感器的应用非常广泛，工业生产的各个环节都需要传感器进行监测，并将数据反馈给控制中心，以便及时干预异常情况，确保工业生产的顺利进行。

业内普遍认为，新一代智能传感器是智能工业的“心脏”，它们可以让生产流程持续运转，并使工作人员远离生产线和设备，保障人身安全和健康。

结语

自2014年以来，中国政府出台了一系列战略性指导性政策文件，包括《中国制造2025》、《“十三五”国家科技创新规划》、《国家集成电路产业发展推进纲要》、《智能传感器产业三年行动指南（2017-2019年）》和《新一代人工智能发展规划（2018-2020年）》。这些政策推动了中国传感器产业向融合化、创新化、生态化和集群化方向发展。

据相关机构预测，2021年中国传感器市场规模突破2000亿元，预计2023年将达到2580亿元左右，2019-2023年的年均复合增长率为11.65%。智能传感器是物联网发展的重要技术之一，不仅为传统行业注入了新鲜血液，还引领了传感器产业的潮流，在医学、工业、海洋、航天、军事和农业等领域发挥了核心作用。

随着智能传感器技术的发展，新一代智能传感器将结合人工神经网络、人工智能等技术不断完善其功能，具有非常可观的发展前景。传感器将被安装在越来越多的设备中，为人类社会向真正的智能化做出更多贡献。