⑴ 關於智能家居設計畢業設計問題,請前輩指點迷津
個人覺得,只要你肯學,就不存在有沒有前途的問題,就比如說我一哥們,學的也是酒店設計,現在算是混出頭啦,在AAI國際建築師事務所工作,為國內外的酒店進行設計呢,所以說只要肯努力,都會有回報的!
⑵ 物聯網導論論文
淺析物聯網在智能家居中的應用
摘要:眾所周知, 物聯網是新一代信息技術的重要組成部分, 在當今社會以及未來社會
發揮著巨大的作用,而且其應用方面也越來越廣闊。雖然當前的物聯網技術還不是很成熟,
但是在某些領域方面的研究還是比較靠前的, 比如家居方面。 所以本次選取了物聯網在智能
家居中的應用這一話題。 在論文中, 會首先介紹物聯網的相關內容, 包括對物聯網的認識以
及物聯網的作用, 然後介紹物聯網是如何在智能家居中應用的還有目前大家對智能家居的評
價,最後我們會展望一下智能家居的未來發展狀況以及目前我們可以做的一些相應改變。
關鍵詞:物聯網、技術框架、智能家居、發展前景
一 、 對 物 聯 網 的 認 識
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分, 是一個基於互聯網、 傳統電信網等信息承載
體,讓所有能夠被獨立定址的普通物理對象實現互聯互通的網路。它具有普通對象設備化、
自治終端互聯化和普適服務智能化 3 個重要特徵。其英文名稱是「 The Internet of things 」。
由此,顧名思義, 「物聯網就是物物相連的互聯網」。這有兩層意思:第一,物聯網的核心
和基礎仍然是互聯網, 是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網路; 第二,其用戶端延伸和擴展
到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。因此,物聯網的定義是通過射頻識別
(RFID)、紅外感應器、全球定位系統、等信息感測設備,按約定的協議,把任何物品與
互聯網相連接,進行信息交換和通信,以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管
理的一種網路。
從技術架構上來看, 物聯網分為三層:感知層、網路層和應用層。 感知層由各種感測器
以及感測器網關構成, 感知層的作用相當於人的眼耳鼻喉和皮膚等神經末梢, 它是物聯網識
別物體、採集信息的來源,其主要功能是識別物體,採集信息。網路層由各種私有網路、互
聯網、有線和無線通信網、 網路管理系統和雲計算平台等組成, 相當於人的神經中樞和大腦,
負責傳遞和處理感知層獲取的信息。 應用層是物聯網和用戶(包括人、 組織和其他系統)的
介面,它與行業需求結合,實現物聯網的智能應用。
同時我們也應該注意到在物聯網應用中有三項關鍵技術:
1、感測器技術,這也是計算機應用中的關鍵技術。大家都知道,到目前為止絕大部分
計算機處理的都是數字信號。 自從有計算機以來就需要感測器把模擬信號轉換成數字信號計
算機才能處理。
2、RFID 標簽也是一種感測器技術, RFID 技術是融合了無線射頻技術和嵌入式技術為
一體的綜合技術, RFID 在自動識別、物品物流管理有著廣闊的應用前景。
3、嵌入式系統技術是綜合了計算機軟硬體、感測器技術、集成電路技術、電子應用技
術為一體的復雜技術。 如果把物聯網用人體做一個簡單比喻, 感測器相當於人的眼睛、 鼻子、
皮膚等感官, 網路就是神經系統用來傳遞信息, 嵌入式系統則是人的大腦, 在接收到信息後
要進行分類處理。
二 、 物 聯 網 的 作 用
從上文我們對物聯網的認識, 物聯網可以實現物物相通。 但是除此之外, 物聯網還有其
他的作用:
1、除了實現人與人之間的相互交換信息和通信之外,還可以實現人與物、物與物之間
進行信息交換和通信。當然,這里人還是主體。因為,物與物之間進行信息交換和通信的目
的,還是要為人服務、為人所用。
2、除了實現信息的交換與通信的目的,還可以通過安裝信息感測設備,如射頻識別裝
置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等,將所有的物品都與網路連接在一起,方便
識別和管理。
由以上我們可以總結對物聯網的一個大概認識: 物聯網是一項利用感測器的連接來實現
物物相通的網路, 在這個網路之中可以實現信息的交換與分析; 同時在這個網路中還能實現
對物體的智能控制,以此來滿足對大眾的相應需求。
三 、 物 聯 網 在 智 能 家 居 中 應 用 情 況 分 析
4.1 對智能家居的相關認識
智能家居, 或稱智能住宅。首先,它需要在一個家庭中建立一個通訊網路, 為家庭信息
提供必要的通路, 在家庭網路操作系統的控制下, 通過相應的硬體和執行機構, 實現對連入
家庭網路的所有家電和設備的控制和監測; 其次,它們都要通過一定的媒介, 構成與外界的
通訊通道, 以實現與家庭以外的世界溝通信息,滿足遠程式控制制、監測和交換信息的需求,其
最終目的都是滿足人們在家庭中對安全、舒適、方便地工作和生活的需求。
4.2 智能家居的主要功能
(1)安全防護及消防報警自動化
安全防護及消防報警自動化是智能家居的最基本的一項功能, 由於人們對自身及財產的
安全更加重視,選擇智能化家居的一個基本出發點是家庭保安和災害報警自動化。
(2)家電設施智能化
家電設施智能化是智能家居的一個重要組成部分。 智能家居的一個顯著特點就是它能根
據住戶的要求對家電和家用電氣設施靈活方便地實現智能控制, 更大程度地把住戶從家務勞
動中解放出來。隨著社會的發展和技術的進步,家電設施智能化還會出現更多更新的應用。
(3)物業管理自動化
通過與小區智能系統聯網,住戶可對用水、用電、用氣以及電話、網路等的使用情況進
行監視。 一是實現各種費用的自動計量, 減少物業管理工作量; 二是方便用戶對費用進行自
我控制, 避免費用嚴重超支; 三是可及時發現並避免電話或其他資源被盜用。 物業管理自動
化是小區智能化的一種標志。
(4)信息和通訊自動化
一般的通訊自動化只是通過電話實現簡單的電話自動錄音、 傳真自動接收或回復; 而通
訊智能化可將家中異常情況通過電話自動撥打 110、119 報警電話或主人的辦公電話、手機
等通訊工具。 智能家居的通訊信息自動化的內容將更加廣泛。 如將住戶的個人電腦連入局域
網、互聯網,充分利用計算機網路資源,實現從社區信息服務、物業管理服務、網上資料查
詢、網上商務等各種互聯網功能。在條件具備的情況下,還可實現遠程醫療、遠程教學、咨
詢預約等功能。
(5)各種設備之間的協同工作
智能家居系統可以提供更豐富的系統關聯功能。 例如,當您准備看電視時, 客廳燈光自
動調到您喜歡的亮度 (通過調光控制模塊實現) 、窗簾自動拉上 (通過窗簾控制模塊實現) 、
電視機打開並調整到您最喜歡的頻道,等等。
(6)環境與節能
智能家居能監視室內的溫度、 濕度、 亮度等環境狀態值, 並根據住戶的習慣進行調節控
制,它在一定程度上既能使生活空間更加舒適,又能節約能源。不僅如此, 通過對家電的智
能控制還可實現對水、煤氣等資源的節約。
4.3 智能家居的組成
學術界對智能家居的組成沒有定論, 綜合各種觀點, 一個完整的智能家居系統除了具有
各種功能的信息電器外,還必須包括以下幾個模塊:
(1)信息處理模塊
為了使相互獨立的信息家電可以實現信息共享與協同工作, 智能家居系統中必須具有專
門的信息處理模塊。 它的功能主要是收集家庭中各個家電的工作狀態和服務請求, 對各種數
據進行實時處理,並將結果送入功能驅動模塊。
(2)通信模塊
如果說信息處理模塊是智能家居系統的大腦,那麼通信模塊就是實現信息傳導的神經。
根據家庭組網的特點,通信模塊常利用已有的布線(如電力載波),或者採用無線傳輸(如
藍牙、 紅外)等。 由於不同的信息電器對傳輸時的帶寬要求不同,實際中的通信模塊常採用
多種方式混合組網。
(3)功能驅動模塊
功能驅動模塊是信息流入、 流出各個信息電器的介面。 由於各個電器生產廠商的產品在
功能和實現上都有很大的不同, 所以必須通過功能驅動模塊將信息處理模塊的指令翻譯成電
器可以執行的電平信號, 以及將電器的各種狀態信息轉換成信息處理模塊可以理解的二進制
信息。
(4)外界信息介面模塊
該模塊可以看成是一個家庭通向外界(如 Internet)的網關。它在家庭內部各種電器信
息共享的基礎上,進一步實現了基於 Internet 的資源共享,從而更進一步實現了共享的深度
和廣度, 也將是未來智能家居系統發展的熱點。 由於家庭內部網路通常不使用 TCP/IP 協議,
所以外界的信息介面模塊中最基本的功能就是從 TCP/IP 協議到各種家庭內部網路協議的轉
換。
四 、 智 能 家 居 的 缺 陷
市場經濟具有自發性和盲目性, 這兩種特性一方面造成了智能家居行業的迅速壯大, 另
一方面也為孕育了某此缺陷。 對於新事物而言, 其優勢往往顯而易見的, 而缺陷則是隱形的。
站在行業發展的高度來看,這些隱身在興盛背後的缺陷將會嚴重阻礙整個行業的未來發展。
目前智能家居行業的缺陷主要可以概括為「弱智」和「復雜」兩點。
1、所謂的「弱智」是指不夠智能。智能家居除了設備本身具有計算、判斷能力之外,
還需要各設備之間的聯動來實現智能。 聯動性上正是當前智能家居行業的短板, 其原因在於
我們智能家居系統的功能不全。 而大部分品牌往往只能實現安防報警、 可視對講、 智能照明
等三、 四個功能,可互相組合派生的功能甚少,更談不上什麼聯動了, 因此其智能程度大遭
消減。
2、復雜主要體現產品布線復雜,配置復雜,操作復雜這三點。現在有許多智能家居系
統組網是基於匯流排技術的, 不可避免的帶來了繁復的布線問題, 增加了施工成本。 部分智能
家居系統, 缺乏軟體支撐,配置起來其過程十分復雜,基本只有專業人員才能完成。操作復
雜,主要表現為產品設計不夠人性化,界面太多,雜亂無章,甚至沒有界面,為用戶帶來了
很大的記憶量。
五 、 物 聯 網 的 發 展 前 景
盡管目前物聯網在智能家居行業還有很多需要改進的地方, 但這並不影響我們對物聯網
的展望,以後的物聯網發展趨勢應該有以下幾點:
1、無線控制不斷深化:比如在智能家居這一應用方面,業內人士認為,未來, WiFi 無
線網路傳輸技術和 Zigbee 無線技術會在家庭中得到更廣泛的應用。 用戶通過 Zigbee 遙控器,
可以對連接在家庭網路上的家用電器使用狀況進行查詢, 並對其進行無線遙控。 用戶在使用
時,不再局限於傳統的智能終端設備,家中的電視、電腦、手機等顯示設備都可以作為控制
終端。因此,在智能家居系統中加入無線和遠程式控制制技術,將更好地發揮智能家居的功能,
為用戶帶來便捷生活體驗。 我們相信, 未來的物聯網應用方面會通過技術改進, 繼續深化無
線智能控制技術,以此來滿足更多消費者的需求。
2、網路功能強勢凸顯:一直以來,網路化是物聯網的主要發展趨勢。通過互聯網,人
們可以將智能家居系統中的視頻監控與手機有效結合起來, 一旦有小偷進入家中, 報警信號
即可迅速通過網路, 傳送到小區安防中心、 地區報警中心及用戶手機上。 各報警中心和用戶
可以立即調入視頻圖像, 保證在第一時間有效地監看到小偷的面貌, 確保日後調查取證。 同
時我們還可以利用智能交通系統將交通中出現的任何相關問題及時反應到交警值班處, 以此
來提高辦事效率。
3、智能控制內容逐步擴大:物聯網通過智能化手段,使得人們生活體驗變得更加的方
便、舒適。 針對目前物聯網的一些應用方面的缺陷, 可以想像在未來的社會我們必定要克服
當前出現的智能不能完全實現智能、過於復雜等缺陷。
總體來說, 物聯網是一個新興的但是卻是一個很有用處的行業, 它在當今社會以及未來
社會都會對人們的生活帶來翻天覆地的改變。 雖說目前的物聯網在各個領域都有所運用, 尤
其是在智能家居領域已經有了比較好的發展,但是我們也應該看到目前所出現的一些問題,
我們只有解決好目前物聯網在一些領域的應用中所出現的缺陷, 這樣才能讓物聯網更好的為
我們服務,使得我們的生活變得更加方便、舒適。
⑶ 你認為智能家居哪一塊用到感測器,主要用於檢測什麼物理量
隨著物聯網行業的發展,智能家居產品的品種類型也越來越多,而不管是智能手環、智能手錶,智能新風系統,空氣凈化器這些產品都離不開感測器。感測器是物聯網的基石,隨著感測器行業的發展,物聯網的應用才更廣泛。目前智能家居產品常用的感測器有運動感測器、煙霧感測器、PM2.5感測器、溫度感測器、微塵感測器、粉塵感測器等等。
智能家居感測器類型部分介紹如下:
溫濕度感測器
溫濕度感測器能夠通過一定檢測裝置,檢測到空氣中的溫濕度,並按一定的規律,變換成電信號或其他所需形式進行信息的輸出。
應用:實時監測室內溫度和濕度,在空氣質量較差時聯動門窗、空調改善家庭環境。
紅外感測器
紅外感測器是用紅外線為介質的測量系統,它主要應用紅外輻射線與物質相互作用而發生的物理效應進行工作。在智能家居行業,它大部分情況下是利用這種相互作用所呈現出來的電學物理效應,來實現帶紅外開關的電器設備的開啟與關閉。
應用:紅外遙控是典型的採用紅外感測器的智能設備。隨時隨地一鍵觸控,從此告別種類繁多的遙控器。
門磁感測器
門磁感測器可以用來探測門、窗、抽屜等是否被非法打開或移動。這種感測器一般被安裝在門或窗上,感應門窗的開關,配合其他智能安防產品使用,來防止以外入侵的發生。它是由門磁主體和永磁體兩部分組成,兩者離開一定距離後,門磁感測器將發射無線電信號向系統終端報警。
應用:智能門磁正是採用了門磁感測器,門窗的開合,它都會通過APP向屋主推送報警信息。一次充電可用三個月的可持續能力和隨用隨貼的安裝方式,讓它成為外出旅遊必備的智能安防產品。
氣體濃度感測器氣體感測器是一種將氣體的成分、濃度等信息轉換成可以被人員、儀器儀表、計算機等利用的信息的裝置,也是智能家居的重要檢測手段。
應用:氣報警器LED顯示的的一氧化碳濃度,就是通過氣體濃度感測器檢測而成。一旦濃度超過設定值,它在本地聲光報警的同時,還將實時上傳報警信息,並聯動智能閥門將危險消滅於未然。
電流感測器
電流感測器是一種能感受到被測電流信息,並能將檢測感受到的信息,按一定規律變換成為符合一定標准需要的電信號或其他所需形式的信息輸出的檢測裝置。
應用:智能插座運用電流感測器,對插座用電電流和充電孔電流進行了智能檢測,並對插座用電數進行了統計。在插座過熱過載的情況時,插座將自動切斷電源,並實時推送報警信息。
智能家居行業常用的感測器更加微型化、集成化、高精度和智能化,隨著多種感測器的集成融合,以及感測器與其他學科的不斷交叉融合,更細微、更精準、更智能化的感測器必將對智能家居的未來感知層起到至關重要的作用。
⑷ 有關感測器的一篇論文
室內空氣質量檢測與感測器的應用 [摘要]室內空氣品質對人的影響至關重要,利用感測器檢測空氣質量是當今流行的一種方法,本文介紹了感測器在空氣質量檢測方面的原理應用,分析了當前氣體感測器的優點和不足,以及氣體感測器的發展趨勢和前景。
[關鍵詞]空氣質量 氣體感測器 室內環境污染
一、空氣對於人的重要性
人們每時每刻都離不開氧,並通過吸入空氣而獲得氧。一個成年人每天需要吸入空氣達6500升以獲得足夠的氧氣,因此,被污染了的空氣對人體健康有直接的影響。人的一生中有90%以上時間在室內度過,可見,室內空氣品質對人的影響更是至關重要。
二、室內環境污染背景
當今,人類正面臨「煤煙污染」、「光化學煙霧污染」之後,又出現了「室內空氣污染」為主的第三次環境污染。美國專家檢測發現,在室內空氣中存在500多種揮發性有機物,其中致癌物質就有 20多種,致病病毒 200多種。危害較大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量觸目驚心的事實證實,室內空氣污染已成為危害人類健康的「隱形殺手」,也成為全世界各國共同關注的問題。據統計,全球近一半的人處於室內空氣污染中,室內環境污染已經引起35.7%的呼吸道疾病,22%的慢性肺病和15%的氣管炎、支氣管炎和肺癌。
三、關於開展室內空氣質量服務的幾點設想
1.著手調查國內家庭和辦公室內空氣質量的基本情況。
2.了解並著手引進室內空氣質量檢測設備。
3.進行規模較大的宣傳活動,首先應由氣象主管部門與環保主管部門聯合建立室內空氣質量問題的管理機制。
4.對國際環保部門有關室內空氣質量的法規、技術標准、室內污染測定方法及對測定儀器等問題進行專門的調查和研究。
四、空氣檢測儀的強力武器——感測器
檢測技術是人們認識和改造世界的一種必不可少的重要技術手段。而感測器是科學實驗和工業生產等活動中對信息資源的開發獲取、傳輸與處理的一種重要工具。下面將介紹六種在空氣質量檢測方面發揮重要作用的感測器。
1.金屬氧化物半導體式感測器。金屬氧化物半導體式感測器利用被測氣體的吸附作用,改變半導體的電導率,通過電流變化的比較,激發報警電路。由於半導體式感測器測量時受環境影響較大,輸出線形不穩定。金屬氧化物半導體式感測器,因其反應十分靈敏,故目前廣泛使用的領域為測量氣體的微漏現象。
2.催化燃燒式感測器。催化燃燒式感測器原理是目前最廣泛使用的檢測可燃氣體的原理之一,具有輸出信號線形好、指數可靠、價格便宜、無與其他非可燃氣體的交叉干擾等特點。催化燃燒式感測器採用惠斯通電橋原理,感應電阻與環境中的可燃氣體發生無焰燃燒,是溫度使感應電阻的阻值發生變化,打破電橋平衡,使之輸出穩定的電流信號,再經過後期電路的放大、穩定和處理最終顯示可靠的數值。
3.定電位電解式感測器。定電位電解式感測器是目前測毒類現場最廣泛使用的一種技術,在此方面國外技術領先,因此此類感測器大都依賴進口。定電位電解式氣體感測器的結構:在一個塑料製成的筒狀池體內,安裝工作電極、對電極和參比電極,在電極之間充滿電解液,由多孔四氟乙烯做成的隔膜,在頂部封裝。前置放大器與感測器電極的連接,在電極之間施加了一定的電位,使感測器處於工作狀態。氣體與的電解質內的工作電極發生氧化或還原反應,在對電極發生還原或氧化反應,電極的平衡電位發生變化,變化值與氣體濃度成正比。
4.迦伐尼電池式氧氣感測器。迦伐尼電池式氧氣感測器的結構:在塑料容器的一面裝有對氧氣透過性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透氣膜,在其容器內側緊粘著貴金屬(鉑、黃金、銀等)陰電極,在容器的另一面內側或容器的空餘部分形成陽極(用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬)。用氫氧化鉀。氧氣在通過電解質時在陰陽極發生氧化還原反應,使陽極金屬離子化,釋放出電子,電流的大小與氧氣的多少成正比,由於整個反應中陽極金屬有消耗,所以感測器需要定期更換。目前國內技術已日趨成熟,完全可以國產化此類感測器 5.紅外式感測器。紅外式感測器利用各種元素對某個特定波長的吸收原理,具有抗中毒性好,反應靈敏,對大多數碳氫化合物都有反應。但結構復雜,成本高。
6.PID光離子化氣體感測器。PID由紫外燈光源和離子室等主要部分構成,在離子室有正負電極,形成電場,待測氣體在紫外燈的照射下,離子化,生成正負離子,在電極間形成電流,經放大輸出信號。PID具有靈敏度高,無中毒問題,安全可靠等優點。
五、氣體檢測儀器儀表產業發展現狀深度分析
近年來,隨著中國經濟的高速發展,儀器儀表產業也得到了快速發展,自2004年產銷首次突破千億元大關,行業發展進入了快車道,2006年行業總產值突破兩千億元;2007年儀器儀錶行業總產值達3078億元,增長率高達28.5%;據儀器儀錶行業協會統計,08年上半年儀器儀錶行業總產值實現 1755.9億元,同比增長23.8%,其中分析儀器、環境監測儀器儀表增長率高達32%。
科學技術的進步為氣體檢測儀器儀錶行業的發展提供了條件,市場和政府政策的推動、人們安全意識的提高、相關法規法律的完善是氣體檢測行業發展的核心動力,這些推動使氣體檢測儀器儀錶行業處於產業高速增長期。
從技術發展的角度看,根據使用感測器原理的不同,常見的氣體檢測儀器儀表各自有適用氣體及應用領域,新技術新產品正在成為未來氣體檢測儀器儀表的主流。
六、對未來空氣質量檢測的展望
隨著人們生活水平的不斷提高和對環保的日益重視,對各種有毒、有害氣體的探測,對大氣污染、工業廢氣的監測以及對食品和居住環境質量的檢測都對氣體感測器提出了更高的要求。納米、薄膜技術等新材料研製技術的成功應用為氣體感測器集成化和智能化提供了很好的前提條件。氣體感測器將在充分利用微機械與微電子技術、計算機技術、信號處理技術、感測技術、故障診斷技術、智能技術等多學科綜合技術的基礎上得到發展。研製能夠同時監測多種氣體的全自動數字式的智能氣體感測器將是該領域的重要研究方向。
參考文獻:
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[4]王元慶.新型感測器原理及應用[M].北京:機械工業出版社.
[5]趙茂泰.智能儀器原理及應用[M].北京:電子工業出版社.
⑸ 智能家居論文怎樣寫啊急求一份
智能家居控制系統的設計與實現 [2009-03-18 06:41] ;;; 摘要:介紹了以PC(個人計算</A>機)、MCU(單片機AT89C52)、雙音多頻編解碼集成電路MT8880C、語音錄放晶元ISD4004和無線數據收發晶元nRF401為核心,通過現有的電話網路</A>終端或者互聯網網路終端實現遠程式控制制的智能家居系統,給出了該系統的電路原理和辦硬體設計與實現方法</A>。;;; 關鍵詞:遠程式控制制 雙音多頻 網路通訊 無線通訊 家庭自動化21世紀是信息化的世紀,各種電信和互聯網新技術推動了人類文明的巨大進步。數字化家居控制系統的出現使得人們可以通過手機或者互聯網在任何時候、任意地點對家中的任意電器(空調、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機)進行遠程式控制制;也可以在下班途中,預先將家中的空調打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……;而這一切的實現都僅僅是輕輕的點幾下滑鼠,或者打一個簡單的電話。此外,該系統還可使家庭具有多途徑報警、遠程監聽、數字留言等多種功能,如果不幸出現某種險情,您和110可以在第一時間獲得通知以便進一步採取行動。舒適、時尚</A>的家居生活是</A>進步的標志,智能家居系統能夠在不改變家中任何家電的情況下,對家裡的電器、燈光、電源、家庭進行方便地控制,使人們盡享高科技</A>帶來的簡便而時尚的現代</A>生活。1系統的總體結構及工作過程智能家居系統由系統主機、系統分機、Internet伺服器和網路介面等部分組成。其中系統主機通過伺服器(個人)連入Internet,並通過自己的PSTN
⑹ 智能家居系統設計畢業論文參考文獻近幾年
5年左右。
智能家居發展的時間並不長,智能家居的迅速發展「黃金時段」不過5年左右時間。
智能家居系統包含的主要子系統有:家居布線系統、家庭網路系統、智能家居(中央)控制管理系統、家居照明控制系統、家庭安防系統、背景音樂系統(如 TVC平板音響 )、家庭影院與多媒體系統、家庭環境控制系統等八大系統。
⑺ 誰知道智能小區感測器的論文怎麼寫
一、感測器的定義
信息處理技術取得的進展以及微處理器和計算機技術的高速發展,都需要在感測器的開發方面有相應的進展。微處理器現在已經在測量和控制系統中得到了廣泛的應用。隨著這些系統能力的增強,作為信息採集系統的前端單元,感測器的作用越來越重要。感測器已成為自動化系統和機器人技術中的關鍵部件,作為系統中的一個結構組成,其重要性變得越來越明顯。
最廣義地來說,感測器是一種能把物理量或化學量轉變成便於利用的電信號的器件。國際電工委員會(IEC:International Electrotechnical Committee)的定義為:「感測器是測量系統中的一種前置部件,它將輸入變數轉換成可供測量的信號」。按照Gopel等的說法是:「感測器是包括承載體和電路連接的敏感元件」,而「感測器系統則是組合有某種信息處理(模擬或數字)能力的感測器」。感測器是感測器系統的一個組成部分,它是被測量信號輸入的第一道關口。
進入感測器的信號幅度是很小的,而且混雜有干擾信號和雜訊。為了方便隨後的處理過程,首先要將信號整形成具有最佳特性的波形,有時還需要將信號線性化,該工作是由放大器、濾波器以及其他一些模擬電路完成的。在某些情況下,這些電路的一部分是和感測器部件直接相鄰的。成形後的信號隨後轉換成數字信號,並輸入到微處理器。
德國和俄羅斯學者認為感測器應是由二部分組成的,即直接感知被測量信號的敏感元件部分和初始處理信號的電路部分。按這種理解,感測器還包含了信號成形器的電路部分。
感測器系統的性能主要取決於感測器,感測器把某種形式的能量轉換成另一種形式的能量。有兩類感測器:有源的和無源的。有源感測器能將一種能量形式直接轉變成另一種,不需要外接的能源或激勵源 。
無源感測器不能直接轉換能量形式,但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵能
感測器承擔將某個對象或過程的特定特性轉換成數量的工作。其「對象」可以是固體、液體或氣體,而它們的狀態可以是靜態的,也可以是動態(即過程)的。對象特性被轉換量化後可以通過多種方式檢測。對象的特性可以是物理性質的,也可以是化學性質的。按照其工作原理,感測器將對象特性或狀態參數轉換成可測定的電學量,然後將此電信號分離出來,送入感測器系統加以評測或標示。
各種物理效應和工作機理被用於製作不同功能的感測器。感測器可以直接接觸被測量對象,也可以不接觸。用於感測器的工作機制和效應類型不斷增加,其包含的處理過程日益完善。
常將感測器的功能與人類5大感覺器官相比擬:
光敏感測器——視覺 聲敏感測器——聽覺
氣敏感測器——嗅覺 化學感測器——味覺
壓敏、溫敏、流體感測器——觸覺
與當代的感測器相比,人類的感覺能力好得多,但也有一些感測器比人的感覺功能優越,例如人類沒有能力感知紫外或紅外線輻射,感覺不到電磁場、無色無味的氣體等。
對感測器設定了許多技術要求,有一些是對所有類型感測器都適用的,也有隻對特定類型感測器適用的特殊要求。針對感測器的工作原理和結構在不同場合均需要的基本要求是:
高靈敏度抗干擾的穩定性(對雜訊不敏感) 線性容易調節(校準簡易)
高精度高可靠性 無遲滯性工作壽命長(耐用性)
可重復性抗老化 高響應速率抗環境影響(熱、振動、酸、鹼、空氣、水、塵埃)的能力
選擇性安全性(感測器應是無污染的) 互換性低成本
寬測量范圍小尺寸、重量輕和高強度 寬工作溫度范圍
二、感測器的分類
可以用不同的觀點對感測器進行分類:它們的轉換原理(感測器工作的基本物理或化學效應);它們的用途;它們的輸出信號類型以及製作它們的材料和工藝等。
根據感測器工作原理,可分為物理感測器和化學感測器二大類
感測器工作原理的分類物理感測器應用的是物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。
化學感測器包括那些以化學吸附、電化學反應等現象為因果關系的感測器,被測信號量的微小變化也將轉換成電信號。
有些感測器既不能劃分到物理類,也不能劃分為化學類。大多數感測器是以物理原理為基礎運作的。化學感測器技術問題較多,例如可靠性問題,規模生產的可能性,價格問題等,解決了這類難題,化學感測器的應用將會有巨大增長。
按照其用途,感測器可分類為:
壓力敏和力敏感測器 位置感測器
液面感測器 能耗感測器
速度感測器 熱敏感測器
加速度感測器 射線輻射感測器
振動感測器 濕敏感測器
磁敏感測器 氣敏感測器
真空度感測器 生物感測器等。
以其輸出信號為標准可將感測器分為:
模擬感測器——將被測量的非電學量轉換成模擬電信號。
數字感測器——將被測量的非電學量轉換成數字輸出信號(包括直接和間接轉換)。
膺數字感測器——將被測量的信號量轉換成頻率信號或短周期信號的輸出(包括直接或間接轉換)。
開關感測器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時,感測器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。
在外界因素的作用下,所有材料都會作出相應的、具有特徵性的反應。它們中的那些對外界作用最敏感的材料,即那些具有功能特性的材料,被用來製作感測器的敏感元件。從所應用的材料觀點出發可將感測器分成下列幾類:
(1)按照其所用材料的類別分
金屬 聚合物 陶瓷 混合物
(2)按材料的物理性質分 導體 絕緣體 半導體 磁性材料
(3)按材料的晶體結構分
單晶 多晶 非晶材料
與採用新材料緊密相關的感測器開發工作,可以歸納為下述三個方向:
(1)在已知的材料中探索新的現象、效應和反應,然後使它們能在感測器技術中得到實際使用。
(2)探索新的材料,應用那些已知的現象、效應和反應來改進感測器技術。
(3)在研究新型材料的基礎上探索新現象、新效應和反應,並在感測器技術中加以具體實施。
現代感測器製造業的進展取決於用於感測器技術的新材料和敏感元件的開發強度。感測器開發的基本趨勢是和半導體以及介質材料的應用密切關聯的。表1.2中給出了一些可用於感測器技術的、能夠轉換能量形式的材料。
按照其製造工藝,可以將感測器區分為:
集成感測器 薄膜感測器 厚膜感測器 陶瓷感測器
集成感測器是用標準的生產硅基半導體集成電路的工藝技術製造的。通常還將用於初步處理被測信號的部分電路也集成在同一晶元上。
薄膜感測器則是通過沉積在介質襯底(基板)上的,相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合工藝時,同樣可將部分電路製造在此基板上。
厚膜感測器是利用相應材料的漿料,塗覆在陶瓷基片上製成的,基片通常是Al2O3製成的,然後進行熱處理,使厚膜成形。
陶瓷感測器採用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠-凝膠等)生產。
完成適當的預備性操作之後,已成形的元件在高溫中進行燒結。厚膜和陶瓷感測器這二種工藝之間有許多共同特性,在某些方面,可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的一種變型。
每種工藝技術都有自已的優點和不足。由於研究、開發和生產所需的資本投入較低,以及感測器參數的高穩定性等原因,採用陶瓷和厚膜感測器比較合理。
⑻ 智能家居論文急求
我昨天才在gkb數碼屋網站上看到一個關於智能家居的論文,你自己上去看下,應該是在行業動態裡面的
⑼ 感測器敏感材料的發展論文
淺談感測器的現狀以及發展趨勢
2007-1-25 16:39:00 轉:中國工控展覽網 供稿
1 微型化(Micro)
為了能夠與信息時代信息量激增、要求捕獲和處理信息的能力日益增強的技術發展趨勢保持一致,對於感測器性能指標(包括精確性、可靠性、靈敏性等)的要求越來越嚴格;與此同時,感測器系統的操作友好性亦被提上了議事日程,因此還要求感測器必須配有標準的輸出模式;而傳統的大體積弱功能感測器往往很難滿足上述要求,所以它們已逐步被各種不同類型的高性能微型感測器所取代;後者主要由硅材料構成,具有體積小、重量輕、反應快、靈敏度高以及成本低等優點。
1.1 由計算機輔助設計(CAD)技術和微機電系統(MEMS)技術引發的感測器微型化
目前,幾乎所有的感測器都在由傳統的結構化生產設計向基於計算機輔助設計(CAD)的模擬式工程化設計轉變,從而使設計者們能夠在較短的時間內設計出低成本、高性能的新型系統,這種設計手段的巨大轉變在很大程度上推動著感測器系統以更快的速度向著能夠滿足科技發展需求的微型化的方向發展。
對於微機電系統(MEMS)的研究工作始於20世紀60年代,其研究范疇涉及材料科學、機械控制、加工與封裝工藝、電子技術以及感測器和執行器等多種學科,是一個極具前景的新興研究領域。MEMS的核心技術是研究微電子與微機械加工與封裝技術的巧妙結合,期望能夠由此而製造出體積小巧但功能強大的新型系統。經過幾十年的發展,尤其最近十多年的研究與發展,MEMS技術已經顯示出了巨大的生命力,此項技術的有效採用將信息系統的微型化、智能化、多功能化和可靠性水平提高到了一個新的高度。在當前技術水平下,微切削加工技術已經可以生產出來具有不同層次的3D微型結構,從而可以生產出體積非常微小的微型感測器敏感元件,象毒氣感測器、離子感測器、光電探測器這樣的以硅為主要構成材料的感測/探測器都裝有極好的敏感元件[1],[2]。目前,這一類元器件已作為微型感測器的主要敏感元件被廣泛應用於不同的研究領域中。
1.2 微型感測器應用現狀
就當前技術發展現狀來看,微型感測器已經對大量不同應用領域,如航空、遠距離探測、醫療及工業自動化等領域的信號探測系統產生了深遠影響;目前開發並進入實用階段的微型感測器已可以用來測量各種物理量、化學量和生物量,如位移、速度/加速度、壓力、應力、應變、聲、光、電、磁、熱、PH值、離子濃度及生物分子濃度等
2 智能化(Smart)
智能化感測器(Smart Sensor)是20世紀80年代末出現的另外一種涉及多種學科的新型感測器系統。此類感測器系統一經問世即刻受到科研界的普遍重視,尤其在探測器應用領域,如分布式實時探測、網路探測和多信號探測方面一直頗受歡迎,產生的影響較大。
2.1 智能化感測器的特點
智能化感測器是指那些裝有微處理器的,不但能夠執行信息處理和信息存儲,而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷的感測器系統。這一類感測器就相當於是微型機與感測器的綜合體一樣,其主要組成部分包括主感測器、輔助感測器及微型機的硬體設備。如智能化壓力感測器,主感測器為壓力感測器,用來探測壓力參數,輔助感測器通常為溫度感測器和環境壓力感測器。採用這種技術時可以方便地調節和校正由於溫度的變化而導致的測量誤差,而環境壓力感測器測量工作環境的壓力變化並對測定結果進行校正;而硬體系統除了能夠對感測器的弱輸出信號進行放大、處理和存儲外,還執行與計算機之間的通信聯絡。
通常情況下,一個通用的檢測儀器只能用來探測一種物理量,其信號調節是由那些與主探測部件相連接著的模擬電路來完成的;但智能化感測器卻能夠實現所有的功能,而且其精度更高、價格更便宜、處理質量也更好。與傳統的感測器相比,智能化感測器具有以下優點:
1.智能化感測器不但能夠對信息進行處理、分析和調節,能夠對所測的數值及其誤差進行補償,而且還能夠進行邏輯思考和結論判斷,能夠藉助於一覽表對非線性信號進行線性化處理,藉助於軟體濾波器濾波數字信號。此外,還能夠利用軟體實現非線性補償或其它更復雜的環境補償,以改進測量精度。
2.智能化感測器具有自診斷和自校準功能,可以用來檢測工作環境。當工作環境臨近其極限條件時,它將發出告警信號,並根據其分析器的輸入信號給出相關的診斷信息。當智能化感測器由於某些內部故障而不能正常工作時,它能夠藉助其內部檢測鏈路找出異常現象或出了故障的部件。
3.智能化感測器能夠完成多感測器多參數混合測量,從而進一步拓寬了其探測與應用領域,而微處理器的介入使得智能化感測器能夠更加方便地對多種信號進行實時處理。此外,其靈活的配置功能既能夠使相同類型的感測器實現最佳的工作性能,也能夠使它們適合於各不相同的工作環境。
4.智能化感測器既能夠很方便地實時處理所探測到的大量數據,也可以根據需要將它們存儲起來。存儲大量信息的目的主要是以備事後查詢,這一類信息包括設備的歷史信息以及有關探測分析結果的索引等;
5.智能化感測器備有一個數字式通信介面,通過此介面可以直接與其所屬計算機進行通信聯絡和交換信息。此外,智能化感測器的信息管理程序也非常簡單方便,譬如,可以對探測系統進行遠距離控制或者在鎖定方式下工作,也可以將所測的數據發送給遠程用戶等。
2.2 智能化感測器的發展與應用現狀
目前,智能化感測器技術正處於蓬勃發展時期,具有代表意義的典型產品是美國霍尼韋爾公司的ST-3000系列智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器,以及另外一些含有微處理器(MCU)的單片集成壓力感測器、具有多維檢測能力的智能感測器和固體圖像感測器(SSIS)等。與此同時,基於模糊理論的新型智能感測器和神經網路技術在智能化感測器系統的研究和發展中的重要作用也日益受到了相關研究人員的極大重視。
指出的一點是:目前的智能化感測器系統本身盡管全都是數字式的,但其通信協議卻仍需藉助於4~20 mA的標准模擬信號來實現。一些國際性標准化研究機構目前正在積極研究推出相關的通用現場匯流排數字信號傳輸標准;不過,在眼下過渡階段仍大多採用遠距離匯流排定址感測器(HART)協議,即Highway Addressable Remote Transcer。這是一種適用於智能化感測器的通信協議,與目前使用4~20mA模擬信號的系統完全兼容,模擬信號和數字信號可以同時進行通信,從而使不同生產廠家的產品具有通用性。
能化感測器多用於壓力、力、振動沖擊加速度、流量、溫濕度的測量,如美國霍尼韋爾公司的ST3000系列全智能變送器和德國斯特曼公司的二維加速度感測器就屬於這一類感測器。另外,智能化感測器在空間技術研究領域亦有比較成功的應用實例[6]。
發展中,智能化感測器無疑將會進一步擴展到化學、電磁、光學和核物理等研究領域。可以預見,新興的智能化感測器將會在關繫到全人類國民生的各個領域發揮越來越大作用。
3 多功能感測器(Multifunction)
如前所述,通常情況下一個感測器只能用來探測一種物理量,但在許多應用領域中,為了能夠完美而准確地反映客觀事物和環境,往往需要同時測量大量的物理量。由若干種敏感元件組成的多功能感測器則是一種體積小巧而多種功能兼備的新一代探測系統,它可以藉助於敏感元件中不同的物理結構或化學物質及其各不相同的表徵方式,用單獨一個感測器系統來同時實現多種感測器的功能。隨著感測器技術和微機技術的飛速發展,目前已經可以生產出來將若干種敏感元件綜裝在同一種材料或單獨一塊晶元上的一體化多功能感測器。
3.1 多功能感測器的執行規則和結構模式
概括來講,多功能感測器系統主要的執行規則和結構模式包括:
(1) 多功能感測器系統由若干種各不相同的敏感元件組成,可以用來同時測量多種參數。譬如,可以將一個溫度探測器和一個濕度探測器配置在一起(即將熱敏元件和濕敏元件分別配置在同一個感測器承載體上)製造成一種新的感測器,這樣,這種新的感測器就能夠同時測量溫度和濕度。
(2) 將若干種不同的敏感元件精巧地製作在單獨的一塊矽片中,從而構成一種高度綜合化和小型化的多功能感測器。由於這些敏感元件是被綜裝在同一塊矽片中的,它們無論何時都工作在同一種條件下,所以很容易對系統誤差進行補償和校正。
(3)藉助於同一個感測器的不同效應可以獲得不同的信息。以線圈為例,它所表現出來的電容和電感是各不相同的。
(4)在不同的激勵條件下,同一個敏感元件將表現出來不同的特徵。而在電壓、電流或溫度等激勵條件均不相同的情況下,由若干種敏感元件組成的一個多功能感測器的特徵可想而知將會是多麼的千差萬別!有時候簡直就相當於是若干個不同的感測器一樣,其多功能特徵可謂名副其實。
3.2 多功能感測器的研製與應用現狀
多功能感測器無疑是當前感測器技術發展中一個全新的研究方向,日前有許多學者正在積極從事於該領域的研究工作。如將某些類型的感測器進行適當組合而使之成為新的感測器,如用來測量流體壓力和互異壓力的組合感測器。又如,為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時探測多種信號,微型數字式三埠感測器可以同時採用熱敏元件、光敏元件和磁敏元件;這種組配方式的感測器不但能夠輸出模擬信號,而且還能夠輸出頻率信號和數字信號.
從目前的發展現狀來看,最熱門的研究領域也許是各種類型的仿生感測器了,而且在感觸、刺激以及視聽辨別等方面已有最新研究成果問世。從實用的角度考慮,多功能感測器中應用較多的是各種類型的多功能觸覺感測器,譬如人造皮膚觸覺感測器就是其中之一,這種感測器系統由PVDF材料、無觸點皮膚敏感系統以及具有壓力敏感傳導功能的橡膠觸覺感測器等組成。據悉,美國MERRITT公司研製開發的無觸點皮膚敏感系統獲得了較大的成功,其無觸點超聲波感測器、紅外輻射引導感測器、薄膜式電容感測器、以及溫度、氣體感測器等在美國本土應用甚廣。
與其它方面的研究成果相比,目前在人工嗅覺方面的研究還似乎遠遠不盡人意。由於嗅覺元件接收到的判別信號是非常復雜的,其中總是混合著成千上萬種化學物質,這就使得嗅覺系統處理起這些信號來異常錯綜復雜。
人工嗅覺感測系統的典型產品是功能各異的Electronic nose(電子鼻),近10多年來,該技術的發展很快,目前已有數種商品化的產品在國際市場流通,美、法、德、英等國家均有比較先進的電子鼻產品問世。
「電子鼻」系統通常由一個交叉選擇式氣體感測器陣列和相關的數據處理技術組成,並配以恰當的模式識別系統,具有識別簡單和復雜氣味的能力,主要用來解決一般情況下的氣味探測問題。根據應用對象的不同,「電子鼻」系統感測器陣列中感測器的構成材料及配置數量亦有所不同,其中,構成材料包括金屬氧化物半導體、導電聚合物、石英晶振等,配置數量則從幾個到數十個不等。總之,「電子鼻」系統是氣體感測器技術和信息處理技術進行有效結合的高科技產物,其氣體感測器的體積很小,功耗也很低,能夠方便地捕獲並處理氣味信號。氣流經過氣體感測器陣列進入到「電子鼻」系統的信號預處理元件中,最後由陣列響應模式來確定其所測氣體的特徵。陣列響應模式採用關聯法、最小二乘法、群集法以及主要元素分析法等方法對所測氣體進行定性和定量鑒別。美國Cyranosciences公司生產的Cyranose 320電子鼻是目前技術較為先進、適用范圍也比較廣的嗅覺感測系統之一,該系統主要由感測器陣列和數據分析演算法兩部分組成,其基本技術是將若干個獨特的薄膜式碳-黑聚合物復合材料化學電阻器配置成一個感測器陣列,然後採用標準的數據分析技術,通過分析由此感測器陣列所收集到的輸出值的辦法來識別未知分析物。據稱,Cyranose 320電子鼻的適用范圍包括食品與飲料的生產與保鮮、環境保護、化學品分析與鑒定、疾病診斷與醫葯分析以及工業生產過程式控制制與消費品的監控與管理等。
4 無線網路化(wireless networked)
無線網路對我們來說並不陌生,比如手機,無線上網,電視機。感測器對我們來說也不陌生,比如溫度感測器、壓力感測器,還有比較新穎的氣味感測器。但是,把二者結合在起來,提出無線感測器網路(Wireless Sensor Networks)這個概念,卻是近幾年才發生的事情。
這個網路的主要組成部分就是一個個可愛的感測器節點。說它們可愛,是因為它們的體積都非常小巧。這些節點可以感受溫度的高低、濕度的變化、壓力的增減、雜訊的升降。更讓人感興趣的是,每一個節點都是一個可以進行快速運算的微型計算機,它們將感測器收集到的信息轉化成為數字信號,進行編碼,然後通過節點與節點之間自行建立的無線網路發送給具有更大處理能力的伺服器
4.1 感測器網路
感測器網路是當前國際上備受關注的、由多學科高度交叉的新興前沿研究熱點領域。感測器網路綜合了感測器技術、嵌入式計算技術、現代網路及無線通信技術、分布式信息處理技術等,能夠通過各類集成化的微型感測器協作地實時監測、感知和採集各種環境或監測對象的信息,通過嵌入式系統對信息進行處理,並通過隨機自組織無線通信網路以多跳中繼方式將所感知信息傳送到用戶終端。從而真正實現「無處不在的計算」理念。感測器網路的研究採用系統發展模式,因而必須將現代的先進微電子技術、微細加工技術、系統SOC(system-on-chip)晶元設計技術、納米材料與技術、現代信息通訊技術、計算機網路技術等融合,以實現其微型化、集成化、多功能化及系統化、網路化,特別是實現感測器網路特有的超低功耗系統設計。感測器網路具有十分廣闊的應用前景,在軍事國防、工農業、城市管理、生物醫療、環境監測、搶險救災、防恐反恐、危險區域遠程式控制制等許多領域都有重要的科研價值和巨大實用價值,已經引起了世界許多國家軍界、學術界和工業界的高度重視,並成為進入2000 年以來公認的新興前沿熱點研究領域,被認為是將對二十一世紀產生巨大影響力的技術之一。
4.2 感測器網路研究熱點問題和關鍵技術
感測器網路以應用為目標,其構建是一個龐大的系統工程,涉及到的研究工作和需要解決的問題在每一個層面上都很多。對無線感測器網路系統結構及界面介面技術的研究意義重大。如果我們把感測器網路按其功能抽象成五個層次的話,將會包括基礎層(感測器集合)、網路層(通信網路)、中間件層、數據處理和管理層以及應用開發層。
其中,基礎層以研究新型感測器和感測系統為核心,包括應用新的感測原理、使用新的材料以及採用新的結構設計等,以降低能耗、提高敏感性、選擇性、響應速度、動態范圍、准確度、穩定性以及在惡劣環境條件下工作的能力。
4.3 感測器網路的應用研究
感測器網路有著巨大的應用前景,被認為是將對21 世紀產生巨大影響力的技術之一。已有和潛在的感測器應用領域包括:軍事偵察、環境監測、醫療、建築物監測等等。隨著感測器技術、無線通信技術、計算技術的不斷發展和完善,各種感測器網路將遍布我們生活環境,從而真正實現「無處不在的計算」。以下簡要介紹感測器網路的一些應用。
(1)軍事應用
感測器網路研究最早起源於軍事領域,實驗系統有海洋聲納監測的大規模感測器網路,也有監測地面物體的小型感測器網路。現代感測器網路應用中,通過飛機撒播、特種炮彈發射等手段,可以將大量便宜的感測器密集地撒布於人員不便於到達的觀察區域如敵方陣地內,收集到有用的微觀數據;在一部分感測器因為遭破壞等原因失效時,感測器網路作為整感測器網路體仍能完成觀察任務。感測器網路的上述特點使得它具有重大軍事價值,可以應用於如下一些場景中:
▉監測人員、裝備等情況以及單兵系統:通過在人員、裝備上附帶各種感測器,可以讓各級指揮員比較准確、及時地掌握己方的保存狀態。通過在敵方陣地部署各種感測器,可以了解敵方武器部署情況,為己方確定進攻目標和進攻路線提供依據。
▉監測敵軍進攻:在敵軍駐地和可能的進攻路線上部署大量感測器,從而及時發現敵軍的進攻行動、爭取寶貴的應對時間。並可根據戰況快速調整和部署新的感測器網路。
▉評估戰果:在進攻前後,在攻擊目標附近部署感測器網路,從而收集目標被破壞程度的數據。
▉核能、生物、化學攻擊的偵察:藉助於感測器網路可以及早發現己方陣地上的生、化污染,提供快速反應時間從而減少損失。不派人員就可以獲取一些核、生、化爆炸現場的詳細數據。
(2)環境應用
應用於環境監測的感測器網路,一般具有部署簡單、便宜、長期不需更換電池、無需派人現場維護的優點。通過密集的節點布置,可以觀察到微觀的環境因素,為環境研究和環境監測提供了嶄新的途徑感測器網路研究在環境監測領域已經有很多的實例。這些應用實例包括:對海島鳥類生活規律的觀測;氣象現象的觀測和天氣預報;森林火警;生物群落的微觀觀測等
▉洪災的預警:通過在水壩、山區中關鍵地點合理地布置一些水壓、土壤濕度等感測器,可以在洪災到來之前發布預警信息,從而及時排除險情或者減少損失。
▉農田管理:通過在農田部署一定密度的空氣溫度、土壤濕度、土壤肥料含量、光照強度、風速等感測器,可以更好地對農田管理微觀調控,促進農作物生長。
(3)家庭應用
建築及城市管理各種無線感測器可以靈活方便地布置於建築物內,獲取室內環境參數,從而為居室環境控制和危險報警提供依據。
▉ 智能家居:通過布置於房間內的溫度、濕度、光照、空氣成分等無線感測器,感知居室不同部分的微觀狀況,從而對空調、門窗以及其他家電進行自動控制,提供給人們智能、舒適的居住環境[16]。
▉建築安全:通過布置於建築物內的圖像、聲音、氣體檢測、溫度、壓力、輻射等感測器,發現異常事件及時報警,自動啟動應急措施。
▉智能交通:通過布置於道路上的速度、識別感測器,監測交通流量等信息,為出行者提供信息服務,發現違章能及時報警和記錄[17]。反恐和公共安全通過特殊用途的感測器,特別是生物化學感測器監測有害物、危險物的信息,最大限度地減少其對人民群眾生命安全造成的傷害。
(4)結論
無線感測器網路有著十分廣泛的應用前景,它不僅在工業、農業、軍事、環境、醫療等傳統領域有具有巨大的運用價值,在未來還將在許多新興領域體現其優越性,如家用、保健、交通等領域。我們可以大膽的預見,將來無線感測器網路將無處不在,將完全融入我們的生活。比如微型感測器網最終可能將家用電器、個人電腦和其他日常用品同互聯網相連,實現遠距離跟蹤,家庭採用無線感測器網路負責安全調控、節電等。無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路,其應用可以涉及到人類日常生活和社會生產活動的所有領域。但是,我們還應該清楚的認識到,無線感測器網路才剛剛開始發展,它的技術、應用都還還遠談不上成熟,國內企業應該抓住商機,加大投入力度,推動整個行業的發展。
無線感測器網路是新興的通信應用網路,其應用可以涉及到人類生活和社會活動的所有領域。因此,無線感測器網路將是未來的一個無孔不入的十分龐大的網路,需要各種技術支撐。目前,成熟的通信技術都可能經過適當的改進和進一步發展,應用到無線感測器網路中,形成新的市場增長點,創造無線通信的新天地。
5 結語
當前技術水平下的感測器系統正向著微小型化、智能化、多功能化和網路化的方向發展。今後,隨著CAD技術、MEMS技術、信息理論及數據分析演算法的繼續向前發展,未來的感測器系統必將變得更加微型化、綜合化、多功能化、智能化和系統化。在各種新興科學技術呈輻射狀廣泛滲透的當今社會,作為現代科學「耳目」的感測器系統,作為人們快速獲取、分析和利用有效信息的基礎,必將進一步得到社會各界的普遍關注。
微波感測器依靠微波的很多優點,將廣泛地用於微波通訊、衛星發送等無線通訊,和雷達、導彈誘導、遙感、射電望遠鏡中。並且在一些非接觸式的監測和控制中也有很好的應用。