物聯網設備的日益普及，需要傳感器開發廠家提供不同的技術創新（比如：超低功耗、外形更小巧、邊緣計算預處理等）。

近年來，物聯網的興起帶來了傳感器的迅猛發展。一般情況，每個上線的新物聯網設備都連接了至少四個新傳感器。物聯網傳感器技術在物聯網技術架構中起著至關重要的作用，感知物理環境信息并將其轉化為電信號和數字信號。

5種新趨勢的傳感器技術

物聯網傳感器市場一直在進行不斷的技術創新，我們整理了5種新的物聯網傳感器技術，在未來幾年會影響物聯網傳感器的市場格局。

1.智能傳感器，可以充當邊緣設備

智能傳感器是一種具備感知、計算和通信能力的設備，能夠實時地感知環境中的物理量或事件，并將其轉化為可用于分析、控制或通信的數字信號。傳感器正變得越來越先進，關鍵的物聯網傳感器技術創新包括更高的計算能力和從多個離散傳感元件檢測信號的能力，業界將這些更先進的設備稱為 "智能傳感器"。智能傳感器不是簡單地將傳感器信號傳遞給價值鏈中的下一級，而是可以直接處理信號（例如，驗證和解釋數據，顯示結果，或運行特定的分析應用程序），通過這種方式傳感器成為邊緣設備。

最先進的智能傳感器現在也將人工智能納入其設計中。這些傳感器是為人工智能推理而設計的，這有許多優點，例如，可以立即做出決定，敏感數據可以得到處理，而不需要將其發送到其他地方并產生數據被盜的風險。

智能傳感器融合了傳感器技術、微處理器和通信技術，使其能夠在傳感和處理數據的同時進行智能決策和與外部系統的交互。

智能傳感器通常包括以下幾個關鍵組件：

傳感器：智能傳感器通過內置的傳感器組件感知環境中的物理量，例如溫度、濕度、壓力、光照等。傳感器可以采用各種不同的技術，如光學、電子、聲波等，用于感知不同類型的信息。

微處理器：智能傳感器內置了微處理器或微控制器，用于處理從傳感器獲取的原始數據。微處理器具有計算能力，可以執行算法和邏輯操作，從而對數據進行處理、分析和決策。

存儲器：智能傳感器通常配備了一定的存儲器，用于存儲采集到的數據、配置參數以及軟件程序等。存儲器可以是閃存、RAM（隨機訪問存儲器）等形式。

通信接口：智能傳感器通常具備與其他設備或系統進行通信的能力。這可以是有線接口（如以太網、串行接口等）或無線接口（如Wi-Fi、藍牙、LoRa等），使得傳感器能夠與網絡或其他設備進行數據交換和遠程控制。

能源管理：智能傳感器需要能源供應，以提供所需的功能和運行。能源管理模塊可包括電池、電源管理電路和低功耗設計等，以實現長時間的自主運行或低功耗操作。

案例：2022年1月，亞馬遜發布了其Ring家庭安全玻璃破碎傳感器，它利用AI技術和Syntiant NDR101BQQF神經網絡處理器，直接在傳感器上檢測玻璃破碎。該傳感器能在25英尺以外準確地檢測到玻璃破碎事件，如窗戶被砸碎或破裂，并當場發出警報。

2. 傳感器變得更節能、功耗更低

越來越多的傳感器使用可再生能源為自己供電，如太陽能或風能，從而消除了更換電池或其他電源的需要。這一創新提高了物聯網設備的可靠性和壽命，特別是那些部署在偏遠或無法到達的地方的設備，這些設備需要能自我供電，有助于減少整個系統設置對環境的影響。

在節能方面需要新的傳感器注意以下幾個方面：

超低功耗傳感器，采用小型超低功率微控制器，減少傳感器用電功耗以及設備外形尺寸。

提高信噪比，為了節省能源，傳感器可以包括一個信號處理組件，過濾掉噪音或干擾，以便有針對性地使用其功率，檢測和測量實際信號。

例子：矽遞科技的SenseCAP LoRaWAN S2101?溫濕度傳感器，它采用內部電池供電，可以在沒有外部電源的情況下在建筑物內運行。由于采用了低功耗設計，其電池供電可以保障設備運行5到10年。該設備通過LoRaWAN技術連接，這使它能夠使用最小的功率進行遠距離無線傳輸數據。這使得它非常適合在各種室內室外環境中使用，如辦公室、倉庫或工廠及戶外。

3. 軟件和虛擬傳感器越來越多地成為物理傳感器的補充

在某些情況下，無法安裝物理傳感器（例如，在復雜或危險的環境中），那么替代解決方案包括軟傳感器和虛擬傳感器。

軟傳感器是一種計算算法，它基于其他現有的物理傳感器和推斷測量量值的算法/計算模型來估計難以測量的數量的值。

虛擬傳感器類似于軟傳感器，不同之處在于其值不是基于現有的物理傳感器，而是純粹基于算法/計算模型。

軟傳感器示例：羅克韋爾自動化的預測質量軟件應用程序創建預測模型，使用來自儀器和實驗室分析的實時數據來估計過程和產品條件。這些模型基于歷史工廠數據，并充當推理傳感器來預測質量參數（作為其他物理傳感器的替代方案）。

虛擬傳感器示例：2021 年，西門子開發了一種迷你邊緣計算機，可以連接到資產（例如電機）并幫助計算虛擬傳感器值。例如，通過將最新的運行電機數據輸入數字模型，可以實時計算溫度。此操作既不需要現場溫度計，也不需要任何其他實際傳感器讀數，因為它依賴于機器狀態參數和電機的虛擬模型。

4. 傳感器融合的創新（特別是自動駕駛）

傳感器是自動駕駛汽車的重要組成部分，因為它們為自動駕駛汽車提供有關周圍環境的信息。車輛的車載計算機使用此信息進行導航和決策。自動駕駛的三個關鍵傳感器包括激光雷達、雷達和3D攝像頭（圖像傳感器）。特斯拉前期主要依賴雷達技術，最近幾年該公司開始向特斯拉視覺（基于攝像頭的系統）識別過渡。

包括索尼、Mobileye和Waymo在內的公司目前正專注于物聯網傳感器技術創新，將攝像頭與LiDAR和雷達等其他傳感技術相結合，以改善其自動駕駛解決方案的圖像分析。由于攝像頭、雷達和激光雷達感知環境的不同特征，這種組合（也稱為“傳感器融合”）背后的想法是為系統提供更豐富的真實世界模型，以決定行動方案或計算輸出?？傮w而言，自動駕駛汽車中的傳感器協同工作，提供車輛周圍環境的完整圖像，使其能夠做出安全高效的駕駛決策。

案例：索尼依靠使用帶有LiDAR或雷達的攝像頭的技術來執行自動駕駛應用中的物體識別任務。例如，該公司目前正在開發一種結合攝像頭和雷達的解決方案。這種組合可能有助于在夜間識別人和車輛。攝像頭和LiDAR的組合有利于停車輔助功能，這需要高精度的距離測量。

5. 生物傳感器越來越成熟（主要用于醫療保健應用）

生物傳感器和一次性傳感器技術近年來已經成熟，并已被醫療保健行業采用。生物傳感器研究的最新突破表明，這項技術在其他領域也幾乎可以應用。

“生物傳感器”是“生物傳感器”的縮寫。生物元素與被測分析物相互作用，傳感器將生物響應轉換為電信號。根據其應用，生物傳感器也稱為免疫傳感器、光學元件、共振鏡、生物芯片、血糖儀或生物計算機。

生物傳感器示例：Abbott?FreeSTyle Libre?是用于血糖監測的商業化程度最高的生物傳感器解決方案之一。FreeStyle Libre系統目前在全球擁有超過3萬用戶。

寫在最后

各種不同傳感器技術融合發展，提供不同功能的應用場景，比如智能傳感器會越來越多的參與邊緣計算工作，讓整個物聯網更佳自動化、智能化。

審核編輯：湯梓紅