《物联网传感器技术与应用》第1章物联网与传感器概述
物联网技术与应用_第1章 概述
1.1.3 物联网概念解析
物联网仍以互联网为基础和核心，其用
户端由互联网中的人扩展为一般物品；
物联网在互联网的接入方式和端系统上 进行了延伸，利用射频识别技术和传感 器网络等使物品具有自我表达能力，从 而实现人与物、物与物间的信息交流和 资源共享； 物联网的本质是将世界上的人、物、网与社会融合为一个整体，将人类社 会的所有活动，包括经济活动、社会活动、生产活动和个人活动等融合到 统一的物联网基础之上运行，构成一个动态全球信息基础设施。
在物联网时代，会有大量的信息需要传输和处理，这要求有一个与之匹配的
网络化管理平台，完成数据管理和整合，在平台上对各种感知信息进行收集，然后 对其分门别类的管理，并进行有指向性的传输，建立一个如此庞大的网络体系结构 仅凭单个企业难以完成。
1.4 物联网发展中面临的问题--5
中科院感知中国对概念的解读
物联网是全球信息化发展的新阶段，从信息化向智能化提升。
在已经发展起来的传感、识别、接入网、无线通讯网、互联网、云计
算、应用软件、智能控制等技术基础上的集成、发展和提升。
物联网本身是针对特定管理对象的“有限网络”，是以实现控制和管
理为目的，通过传感/识别器和网络将管理对象连接起来，实现信息感 知、识别、情报处理、态势判断和决策执行等智能化的管理和控制。
1.2.1 互联网是物联网的实现基础
互联网的发展经历了研究网、运行网、商业网三个阶段，目前所使用的通信 技术都可以支持物联网的信息传输，因此不需要为物联网专门建行基础的通信网络， 但物联网所需要的底层感知技术和上层的智能信息处理技术是传统的互联网所不具
备的，所以，在物联网的实现过程中互联网为其通信服务提供了基础，而物联网的
1.4 物联网发展中面临的问题--2
物联网传感器技术与应用
物联网传感器技术与应用物联网（Internet of Things，简称IoT）是近年来快速发展的一个领域，利用物联网技术可以将传感器设备与互联网相连接，实现设备的数据交互和智能化控制。
物联网传感器技术作为物联网的重要组成部分，发挥着关键的作用。
本文将对物联网传感器技术的原理、分类以及在实际应用中的具体应用领域进行探讨。
一、物联网传感器技术原理物联网传感器技术是指通过传感器对现实世界的各种物理量或环境参数进行感知，并将其转化为信号或数据，通过通信网络传输到云端进行处理和分析。
主要包括传感器、信号调理、数据传输和数据处理等环节。
1. 传感器传感器是物联网传感器技术的核心组成部分，通过感知物理量或环境参数的变化，将其转化为电信号或其他可处理的信号形式。
传感器根据感知的物理量不同，可分为温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器等多种类型。
2. 信号调理传感器感知到的信号通常是微弱的和模拟的，需要通过信号调理进行放大、滤波、线性化等处理，使之符合后续处理的要求。
信号调理模块能够提高传感器的灵敏度和准确性。
3. 数据传输传感器通过无线通信或有线通信方式将采集到的数据传输到云端或其他处理终端。
无线通信方式包括蓝牙、Wi-Fi、ZigBee等，有线通信方式包括以太网、RS485等。
4. 数据处理在云端或其他处理终端，通过对传感器采集到的数据进行实时分析和处理，实现数据挖掘、模式识别、决策支持等功能。
数据处理的结果可以提供给用户或其他应用系统使用。
二、物联网传感器技术分类根据物联网传感器的工作方式和部署方式不同，可以将其分为以下几类：1. 主动传感器主动传感器是指能够主动产生信号的传感器，例如温度传感器、湿度传感器等。
这类传感器根据感知到的物理量的变化，主动产生相应的信号，不需要外部信号的刺激。
2. 被动传感器被动传感器是指需要外部刺激才能产生信号的传感器，例如光照传感器、压力传感器等。
这类传感器只有在感知到外部物理量的刺激后，才会产生相应的信号。
物联网应用技术导论_第1章_物联网概述
物联网应用技术导论_第1章_物联网概述物联网应用技术导论_第1章_物联网概述本章主要介绍物联网的概念和发展背景。
本章内容包括以下几个方面：物联网定义与特点、物联网的发展历程、物联网的应用领域和前景展望。
一、物联网定义与特点物联网是指通过互联网将各种物品连接起来，实现信息的传递和共享的网络。
它的核心是将传感器、智能设备等与互联网相连接，实现物与物之间的交互和智能化控制。
物联网的特点包括：1.大规模连接：物联网可以实现大量的物品互连，覆盖广泛的应用领域。
2.安全可靠：物联网需要保障数据传输的安全和稳定性，保护用户隐私不被侵犯。
3.智能化控制：物联网可以实现物品之间的智能化控制，提高生产效率和用户体验。
二、物联网的发展历程物联网的概念最早可以追溯到20世纪90年代。
随着信息技术和通信技术的发展，物联网逐渐从概念转为现实。
物联网的发展历程可以分为以下几个阶段：1.物联网的起步阶段：在这个阶段，物联网的应用局限于一些特定行业，如工业自动化和军事领域。
2.物联网的拓展阶段：随着通信技术和互联网的快速发展，物联网的应用开始拓展到更多的行业领域，如农业、交通、医疗等。
3.物联网的普及阶段：随着物联网技术的成熟和成本的降低，物联网开始进入大规模应用阶段。
三、物联网的应用领域物联网的应用领域广泛，涵盖了各个行业和领域。
以下是物联网的几个典型应用领域：1.工业领域：物联网可以实现工厂设备的监测和控制，提高生产效率和质量。
2.农业领域：物联网可以实现农田的智能化管理，实时监测和调控农作物的生长环境。
3.交通领域：物联网可以实现交通工具的智能管理和交通信息的实时传输，提高交通效率和安全性。
4.医疗领域：物联网可以实现医疗设备的远程监测和患者健康数据的传输，提高医疗服务的质量和效率。
四、物联网的前景展望物联网作为一种新兴的技术和应用模式，具有巨大的发展潜力。
未来，物联网将在以下几个方面取得进一步的发展：1.应用领域的拓展：物联网的应用领域将进一步拓展，涵盖更多的行业和领域。
物联网应用技术导论_第1章_物联网概述
物联网应用技术导论_第1章_物联网概述物联网应用技术导论第1章物联网概述物联网（Internet of Things，IoT）是指通过互联网络将普通物体与互联网连接起来，实现智能化交互和数据共享的技术。
本章将介绍物联网的概述，包括物联网的定义、发展历程、关键技术和应用领域等内容。
⑴物联网的定义物联网是一种基于互联网和传感器技术的新型网络通信和信息处理技术，具有智能化感知、自动化处理和智能化应用的特点。
它通过与物体连接，实现数据的收集、处理与传递，并通过云计算、大数据和等技术实现智能化应用。
⑵物联网的发展历程物联网的概念最早由MIT Auto-ID中心的凯文·奥尔斯顿教授提出，随后在2009年由国际电信联盟（ITU）正式提出。
自此以后，物联网得到了快速发展，成为信息技术领域的重要研究方向。
⑶物联网的关键技术物联网的实现离不开若干关键技术的支持，主要包括传感器技术、无线通信技术、云计算和大数据分析技术、和边缘计算技术等。
这些技术的不断发展和突破，推动了物联网的快速发展。
⑷物联网的应用领域物联网应用广泛，涵盖了诸多领域，包括智能家居、智能交通、智能农业、智能制造、智能城市等。
它们通过嵌入传感器和通信模块，实现了智能物体之间的互联互通，提升了生活和工作效率，改善了人们的生活品质。
附件：本文档涉及的附件包括：⒈物联网应用案例分析报告⒉物联网技术白皮书法律名词及注释：⒈物联网：物联网是一种基于互联网和传感器技术的新型网络通信和信息处理技术，具有智能化感知、自动化处理和智能化应用的特点。
⒉云计算：云计算是一种通过互联网将计算资源提供给用户的技术，用户无需拥有和管理实际的计算机硬件和软件资源，只需按需使用。
⒊大数据：大数据是指数据量巨大、处理复杂、来源多样的数据集合，通过分析这些数据可以获取有用的信息和知识。
⒋：是一种模拟人类智能的技术，通过机器学习、深度学习等方法实现智能决策和自主学习能力。
物联网传感器技术应用手册
物联网传感器技术应用手册导言随着物联网技术的快速发展，物联网传感器作为物联网的基础组成部分，正在广泛应用于各个领域。
本手册将详细介绍物联网传感器技术的基本原理、应用场景及其在不同领域的应用案例，旨在帮助读者更好地理解和应用物联网传感器技术。
一、物联网传感器技术基础1.1 传感器概述传感器是物联网中负责采集和感知周围环境物理量的设备。
它通过将环境参数转换为电信号的形式，实现与物联网系统的无缝对接。
1.2 传感器分类根据不同的工作原理和测量物理量的特征，传感器可以分为温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光传感器、加速度传感器等多种类型。
1.3 传感器技术原理不同类型的传感器根据其测量原理的不同，采用了各自特定的感知技术。
例如，温度传感器通过测量热敏电阻或热电偶的电阻或电压来反映温度变化。
二、物联网传感器技术应用场景2.1 工业制造在工业制造中，物联网传感器可以用于监测设备状态、实时采集生产数据，并与物联网平台实现实时数据交互。
这有助于提高生产效率、降低能源消耗，并实现智能化的生产管理。
2.2 城市管理物联网传感器可用于城市交通监控、智能照明、环境监测等方面。
通过将传感器与城市基础设施相连接，可以实现对城市运行状态的实时感知和监控，为城市管理提供数据支持。
2.3 农业领域物联网传感器在农业领域的应用主要包括土壤湿度监测、气象数据采集、养殖环境监控等方面。
这对于实现精准农业、合理利用资源，提高农产品质量和产量具有重要意义。
2.4 智能家居物联网传感器可以实现智能家居设备的互联互通，如智能灯光控制、智能家电控制等。
通过传感器与物联网平台的连接，用户可以远程控制家居设备，提高生活便利性和舒适度。
三、物联网传感器技术应用案例3.1 工业制造案例某汽车制造厂引入物联网传感器监测生产设备状态，实时获取设备运行数据。
通过数据分析，能及时发现潜在故障，并进行预防性维护，提高生产效率和设备利用率。
3.2 城市管理案例一座智慧城市引入物联网传感器实时监控交通流量信息，通过数据分析优化交通信号控制，提高交通效率和缓解拥堵状况。
第一章物联网感知识别技术及应用概论【实用资料】
12MHz、433MHz、900MHz、2.
传感器对数据进行 应用层主要包含支撑平台和应用服务。
电子工业出版社, 2013.
射频识别
处理。 主要有S型、悬臂型、轮辐式、板环式、膜盒式、桥式、RF柱I筒D 式等几种感样知式。层
条码 二维码
传感网
实时定
WSN
短距离
1 智能家居 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信
技术、安全防范技术、自动控制技术、音频技术将家居生活 有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管 理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、并实现环保节 能的居住环境。
2 智能交通 m 实时获取路况信息，监视和控制交通流量 m 实现车辆与网络相连，优化行车路线 m 无缝地检测、标识车辆并收取行驶费
常用一维条码
ØUPC码(通用商品 代码，Universal Product Code, UPC)
ØEAN码(欧洲物品 编码,European Article Numbering)
Ø128码
一维条形码局限性
信息容
量低
应
用
受 限
依赖于 数据库
你知道 吗？
纠错能 力差
EAN-13商品条形码 EAN-13码的结构
第一章物联网感知 识别技术) 第二章 条形码技术(次重点，3学时) 第三章 射频识别技术(重点，9+4学时) 第四章 传感器技术与传感网络(重点，9+4学时) 第五章 无线定位技术(重点，9学时) 第六章 智能信息设备(4学时) 第七章 感知识别技术综合应用(3学时)
设计实例
已知一商品条形码文字字符为693234010516X，请设计该条形码 (1) 计算条形码的校验字符
传感器技术与应用第3版第1章传感器概述
❖ 4. 在黑暗处、在室内、在室外阴凉处、在 室外太阳底下，分别试验该电路是否起作 用，作用距离多少，做好记录。
❖ 5. 考虑该电路其他用途。
附 传感器的材料与制造
❖ 一、 传感器的材料 ❖ 1.半导体材料 ❖ （1）单晶硅 ❖ （2）多晶硅 ❖ （3）非晶体硅 ❖ （4）硅蓝宝石 ❖ （5）化合物半导体
❖ 其输出的正弦信号的幅值和相位与频 率之间的关系，为频率响应曲线。
❖ 例：
❖ 图1-10，弹簧阻尼器组成的机械压力 传感器。
图1-10 机械压力传感器
系统输入量为作用力，令其与弹簧刚度成
正比，
F(t) Kx(t)
系统输出量为弹簧形变产生的位移，
y(t)
。 ；
根据牛顿第三定律，作用力与（阻
尼器磨擦力、弹簧弹性力）反作用力相
❖ 3. 光电式传感器 ❖ 利用光电器件的光电效应和光学原理
而制成。
❖ 主要用于光强、光通量、位移、浓度 等参数的测量。
❖ 4. 电势型传感器 ❖ 利用热电效应、光电效应、霍耳效应
等原理而制成。
❖ 主要用于温度、磁通、电流、速度、 光强、热辐射等参数的测量。
❖ 5. 电荷传感器 ❖ 利用压电效应原理而制成。
表1-1 基本被测量和派生被测量
基本被测量
位移 速度 加速度
线位移 角位移 线速度 角速度 线加速度
派生被测量
长度、厚度、应变、振动、磨损、不平度 旋转角、偏转角、角振动 速度、振动、流量、动量 转速、角振动 振动、冲击、质量
角加速度
角振动、扭矩、转动惯量
力
压力
时间Βιβλιοθήκη 频率温度光
物联网传感器技术与应用
物联网传感器技术与应用随着科技的发展，物联网作为一种新兴的技术应用迅速崛起。
作为物联网中的关键组成部分，传感器技术在各个领域中发挥着重要作用。
本文将介绍物联网传感器技术的基本原理和应用，并探讨其对社会生活和工业生产的影响。
一、物联网传感器技术的基本原理物联网传感器技术是指利用传感器收集环境和物体信息，通过互联网将这些信息传输和处理的技术手段。
传感器作为物联网的“感知器官”，通过各类传感器设备可以实现对温度、湿度、压力、光照等环境参数的感知。
而这些收集到的信息可以通过网络传输，并经过数据处理后进行分析和应用。
传感器的基本原理是将环境参数转变为电信号，并通过处理电路将这些信号转化为数字信息。
传感器技术的核心包括传感器器件与处理电路两个部分。
其中，传感器器件根据不同的应用需求，采用不同的物理效应来感知参数变化，如温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。
而处理电路则负责将模拟信号转化为数字信号，并对其进行分析和处理。
二、物联网传感器技术的应用领域1. 环境监测物联网传感器技术可以应用于环境监测领域，用于实时监测和评估环境的质量。
通过在城市中部署大量传感器设备，可以监测空气质量、水质、土壤质量等环境参数，为环境保护和城市规划提供重要数据支持。
2. 工业生产在工业生产领域，物联网传感器技术被广泛应用于制造过程的监控与控制。
通过在机器设备上安装传感器，可以实现对生产过程中的温度、压力、流量等参数进行实时监测和调节，提高生产效率和质量。
3. 智能交通物联网传感器技术在智能交通系统中具有重要的地位。
通过在道路上部署传感器设备，可以实时监测交通流量、车辆位置等信息，实现交通信号的智能调节，减少拥堵和事故的发生。
4. 智能家居随着智能家居的普及，物联网传感器技术在家庭生活中的应用也越来越广泛。
通过在家居设备中嵌入传感器，可以实现对家庭照明、空调、门窗等设备的智能控制，提高生活的便利性和舒适度。
三、物联网传感器技术对社会的影响物联网传感器技术的广泛应用正对社会生活产生着深远的影响。
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物联网传感器技术与应用
物联网需要对物体具有全面感知的能力，对信息具有 互通互联的能力，并对系统具有智慧运行的能力，从而形 成一个连接人与物体的信息网络。传感器是物联网的感觉 器官，可以感知、探测、采集和获取目标对象各种形态的 信息，是物联网全面感知的主要部件，是信息技术的源头， 也是现代信息社会赖以存在和发展的技术基础。
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物联网传感器技术与应用
1.1.3传感器是物联网全面感知的基石
人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人 自身的感觉器官研究自然现象和生产规律，显然是远远不够的。 传感器是人类感觉器官的延长，因此传感器又称为电五官。
传感器是整个物联网中需求量最大和最为基础的环节之一。 传感器不仅可以单独使用，还可以由大量传感器、数据处理单元 和通信单元的微小节点构成无线传感器网络。在物联网全面感知 方面，传感器是最主要的部件。
物联网传感器技术与应用
第1章 物联网与传感器概述
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物联网传感器技术与应用
1.1.1 物联网的概念
物联网是在互联网的基础上，将用户端延伸和扩展到 任何物体，进行信息交换和通信的一种网络。物联网的英 文名称为The Internet of Things，由该名称可见，物联网就 是“物与物相连的互联网”。
转换 元件
它是直接感受被测量，并输出 与被测量构成有确定关系、更易 于转换的某一物理量的元件。
被测量 敏感元件
转换元件
电量 测量电路
将敏感元 件感受或响应 的被测量转换 成适于传输或 测量的电信号
把转换元 件输出的电信 号变换为便于 处理、显示、 记录、控制和 传输的可用电 信号
电源
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物联网传感器技术与应用
1.2
传感器的组成和分类
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物联网传感器技术与应用
1.2.1传感器的组成
传感器通常由敏感元件（Sensing Element）和转换元件 （Transduction Element）组成，敏感元件指传感器中能直接感受 或响应被测量（一般为非电量）的部分；转换元件指传感器中能 将敏感元件感受或响应的被测量转换成有用输出信号（一般为电 信号）的部分。
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物联网传感器技术与应用
3.知识密集，学科边缘性强 传感器技术综合了物理学、化学、生物工程、微电子学、材
料科学、微细加工等方面的知识，具有突出的知识密集性。各学 科一旦有新的发现，就迅速用于传感器，具有学科边缘性。 4.技术复杂，工艺要求高
传感器的制造涉及了许多高新技术，技术复杂。传感器的制 造工艺难度大、要求高。
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物联网传感器技术与应用
中华人民共和国国家标准GB/T 7665-2005对传感器的定义是： 能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器 件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。 （1）传感器的作用：体现在测量上。获取被测量，是应用传感 器的目的。 （2）传感器的工作机理：体现在敏感元件上。敏感元件能感受 或响应被测量，是传感器技术的核心。 （3）传感器的输出信号形式：体现在电信号上。输出信号需要 解决非电量向电信号转换，微弱电信号向可用电信号转换的问题。
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物联网传感器技术与应用
2.按被测量分类 表1.3 传感器按被测量分类
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物联网传感器技术与应用
3.按敏感材料分类 这种分类方法按制造传感器的材料进行分类，可分为半导体
传感器、陶瓷传感器、光导纤维传感器和金属传感器等。 4.按能量关系分类
这种分类方法可分为有源传感器和无源传感器2大类。 5.按应用范围分类
传感器转换元件输出的信号（一般为电信号）都很微弱， 传感器一般还需配以测量电路，有时还需要加辅助电源。
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物联网传感器技术与应用
图1.1为传感器的组成框图，包括敏感元件、转换元件、 测量电路和辅助电源。
被测量
敏感 元件
转换 元件
测量 电路
电信号
辅助电源
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1.1.2传感器的概念
传感器技术、通信技术和计算机技术并列为信息技术的三 大支柱，它们构成了信息系统的“感官”、“神经”和“大脑”， 分别用于完成信息的采集、传输和处理。
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物联网传感器技术与应用
通常将能把被测物理量、化学量或生物量转换为与之有对 应关系的电量输出的装置称为传感器。传感器是一种检测装置， 能够感受到被测量的信息，并能将检测到的信息变换成其它形式 的信号（一般为电信号），是实现自动检测的首要环节。
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物联网传感器技术与应用
1.3.1传感器的技术特点
1.内容离散，涉及多个学科 传感器的内容离散，涉及到物理学、化学、生物学等多个
学科。 2.种类繁多，彼此相互独立
传感器的种类繁多，被测参数彼此之间相互独立。被测参 数包括热工量、电工量、机械量、化学量、生物量、状态量等。 这需要开发多种多样的敏感元件和传感器。
这种分类方法按应用范围分类，可分为工业用、民用、医用 和军用等。
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物联网传感器技术与应用
1.3 传感器的技术特点和发展趋势
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物联网传感器技术与应用
传感器在国外的发展已有近200年的历史。“信息处理能力过剩、 信息获取能力不足”的问题，为了解决这一问题，世界各国在同 一时期掀起了一股传感器热潮，美国也将80年代视为传感器技术 的年代。近20年来，传感器的发展非常迅速，目前全球传感器的 种类已超过2万种。
敏感 元件
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1.2.2 传感器的分类
传感器的品种丰富、原理各异，检测对象几乎涉及各 种参数，通常一种传感器可以检测多种参数，一种参数又 可以用多种传感器测量。 传感器的分类方法非常多，下面 是几种常见的传感器分类方法。
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物联网传感器技术与应用
1.按工作原理分类 表1.2 传感器按工作原理分类
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物联网传感器技术与应用
5.性能稳定，环境适应性强 要求具有高的可靠性、稳定性、重复性等。做到准确可靠，