物联网（IoT）是过去几年中最热门的技术流行语，它都涉及收集，共享和分析数据并从中创造价值。但是，如果没有准确的数据，物联网将成为无用的技术堆栈。因此，物联网设备管理以及物联网传感器和执行器的重要性使其能够感知世界并采取行动。

物联网由若干技术层（物联网背后的技术）组成，这些层使普通物能够共享它们在Internet上收集的数据，从而最终提供很大程度上取决于数据本身质量的情报、自主行动和价值。因此，传感器和执行器是物联网技术堆栈中不可或缺的一部分，并且是每个物联网系统开发中的成败因素。

物联网的关键：传感器和执行器

传感器和执行器对物联网很重要。传感器，也称为换能器，是一种设备，其任务是监测事件或周围环境的变化，并将这些物理现象（例如温度，光，空气湿度，运动，化学物质的存在等）转换为电脉冲。然后可以对其进行有意义的解释。另一方面，执行器可以看作是与传感器相反作用的工具。通过解释从控制系统发出的电脉冲并将其转换为机械运动，它实际上通过各种简单的动作（包括但不限于打开和关闭阀门，更改其他设备的位置或角度，激活它们或发出声音或光。简单来说，执行器称为“移动器”。

普通的电气传感器和执行器已经存在了数十年，并且在现代工业应用中无处不在，但物联网的出现为物联网传感器和执行器的应用开辟了全新的可能性，不仅在商用领域，而且在工业领域也是如此。作为物联网必不可少的促成因素，传感器和执行器可帮助监控，控制和简化几乎所有领域的操作，从智能汽车到雨林保护。物联网彻底改变了它们的应用方式并扩大了其使用范围，它使传感器可以用于功能强大的基于云的分析软件，从而为机器，人员和环境开发智能解决方案。

可靠的传感器和执行器系统是构建每个成功的智能部署的基础，因此，必须了解其中存在的IoT传感器解决方案和选项的种类。让我们一起了解一下物联网中最常用的传感器类型。

温度传感器：根据定义，“一种用于测量热量的设备，可以检测特定来源的温度物理变化并为设备或用户转为电信号数据，称为温度传感器。”这些传感器已在各种设备中部署了很长时间。然而，随着物联网的出现，温度传感器被发现在更多设备中能发挥更多作用。仅在几年前，它们的用途仅限于空调控制、冰箱和用于环境控制的相关设备中。然而，随着物联网世界的出现，它们已经在制造业、农业和健康产业中发挥了作用。在制造业中，许多机器需要特定的环境温度，以及设备温度。通过这种测量，制造过程可以始终保持最佳状态。另一方面，在农业中，土壤温度对作物生长至关重要。这有助于植物的生长，最大限度地提高产量。

接近传感器：一种检测附近物体的存在与否以及该物体的特性，并将其转换为用户或简单的电子仪器无需接触即可轻松读取的信号的设备。接近传感器主要用于零售行业，因为它们可以检测运动以及客户与他们可能感兴趣的产品之间的相关性，用户会立即收到附近产品的折扣和特价通知。另一个大型且相当古老的用例是车辆。你正在倒车并在倒车时对障碍物发出警告，这就是接近传感器的工作。它们还用于提供商场、体育场或机场等场所的停车位。

压力传感器：是一种感应压力并将其转换为电信号的装置。此处，该量取决于施加的压力水平。有很多设备依赖于液体或其他形式的压力。这些传感器使创建物联网系统成为可能，以监控受压力推动的系统和设备。如果与设定的标准压力范围有任何偏差，设备会通知系统管理员任何应该修复的问题。部署这些传感器不仅在制造业中非常有用，而且在整个水系统和供暖系统的维护中也非常有用，因为它很容易检测到任何压力波动或下降。

水质传感器：主要用于检测供水系统中的水质和离子含量的监测。水实际上无处不在。这些传感器发挥着重要作用，因为它们出于不同目的监测水的质量。它们用于各种行业。以下是最常用的水质传感器类型：余氯传感器：它测量水中的余氯（即游离氯、一氯胺和总氯），氯气因其效率高而被广泛用作消毒剂。总有机碳传感器：TOC 传感器用于测量水中的有机元素。浊度传感器：浊度传感器测量水中的悬浮固体，通常用于河流和溪流测量，废水和流出物测量。电导率传感器：在工业过程中进行电导率测量主要是为了获取有关水溶液中总离子浓度（即溶解的化合物）的信息。pH 传感器：用于测量溶解水中的 pH 值，指示其酸性或碱性。

化学传感器：应用于许多不同的行业。他们的目标是指示液体的变化或找出空气的化学变化。它们在需要跟踪变化和保护人口安全的大城市中发挥着重要作用。化学传感器的主要用例可以在工业环境监测和过程控制、故意或意外释放的有害化学检测、爆炸物和放射性检测、宇宙空间站的回收过程、制药工业和实验室等中找到。

气体传感器：类似于化学传感器，但专门用于监测空气质量的变化和检测各种气体的存在。与化学传感器一样，它们被用于制造业、农业和卫生等众多行业，用于空气质量监测、有毒或可燃气体检测、煤矿、石油和天然气行业的有害气体监测、化学实验室研究、制造-油漆，塑料，橡胶，制药和石化等。

烟雾传感器：是一种感应烟雾（空气中的微粒和气体）及其水平的设备。它们已经使用了很长时间。然而，随着物联网的发展，它们现在变得更加有效，因为它们被接入物联系统，可以立即通知用户不同行业发生的任何问题。烟雾传感器广泛用于制造业、暖通空调、建筑和住宿设施，以检测火灾和气体事故。这有助于保护在危险环境中工作的人们，因为与旧系统相比，整个系统要有效得多。

红外传感器：是一种光电传感器，用于通过发射或检测红外辐射来感知周围环境的某些特征。它还能够测量物体发出的热量。它们现在用于各种物联网项目，尤其是在医疗保健中，因为它们使血流和血压的监测变得容易。它们甚至还用于各种常规智能设备，例如智能手表和智能手机。其他常见用途包括家用电器和远程控制、呼吸分析、红外视觉（即可视化电子设备中的热泄漏、监测血流、艺术史学家查看油漆层下的情况）、可穿戴电子设备、光通信、非接触式温度测量、汽车盲角检测。

液位传感器：用于确定在开放或封闭系统中流动的流体、液体或其他物质的液位或数量的传感器称为液位传感器。与 IR 传感器（红外传感器）一样，液位传感器被应用于于广泛的行业中。它们主要以测量燃料存量而闻名，但它们也用于处理液体材料的企业。例如，回收行业以及果汁和酒精行业依靠这些传感器来测量他们拥有的流动资产的数量。液位传感器的最佳用例是，打开或封闭容器中的燃料计量和液位、海平面监测和海啸警报、蓄水池、医疗设备、压缩机、液压蓄水池、机床、饮料和制药加工、高或低位检测等。

图像传感器：是用于将光学图像转换为电子信号，以电子方式显示或存储信息的器件。图像传感器的主要用途是数码相机及模块、医学成像和夜视设备、热成像设备、雷达、声纳、媒体室、生物识别和 IRIS 设备。

运动检测传感器：是一种用于检测给定区域内的物理运动并将运动状况转化为电信号的电子设备，包括任何物体的运动或人类的运动。运动检测在安防行业中扮演着重要的角色。企业在不应始终检测到移动物体的区域使用这些传感器，并且安装这些传感器后很容易注意到有人的存在。这些传感器主要用于入侵检测系统、自动门控制、栅栏屏障、智能相机（即基于动作的捕捉/视频录制）、收费站、自动停车系统、自动水槽/厕所冲洗器、干手器、能源管理系统（即自动照明、交流、风扇、电器控制）等。

加速度传感器：用于测量物体由于惯性力的作用而受到的物理量，并将机械运动转换为电输出。它被定义为速度相对于时间的变化率。这些传感器现在存在于数以百万计的设备中，例如智能手机。它们的用途通常包括检测振动、倾斜和加速度。这非常适合监控你的自动驾驶车队，或使用智能计步器。在某些情况下，它被用作防盗保护的一种方法，因为如果应该保持静止的物体被移动，传感器就可以通过系统发送警报。

陀螺仪传感器：用于测量角速率或角速度的传感器或设备称为陀螺仪传感器，角速度简单地定义为绕轴旋转速度的测量值。它是一种主要用于导航和测量 3 轴方向上的角速度和旋转速度的设备。最重要的应用是监视对象的方向。它们的主要应用是汽车导航系统、游戏控制器、相机设备、消费电子产品、机器人控制、无人机和遥控控制直升机或无人机控制、车辆控制/ADAS 等等。

湿度传感器：湿度定义为空气或其他气体中的水蒸气量，最常用的术语是相对湿度 (RH)。这些传感器通常结合温度传感器一起使用，因为许多制造过程需要严格的工作条件。通过测量湿度，你可以确保整个过程顺利进行，当有任何突然的变化时，可以立即采取行动，因为传感器几乎可以瞬间检测到变化。它们的应用和用途可以在工业和家居领域中找到，用于加热、通风和空调系统的控制。它们还可以用于汽车、博物馆、工业空间和温室、气象站、油漆和涂料行业、医院和制药行业，以保护药品等场景。

光学传感器：测量光线的物理量并将其转换为用户或电子仪器/设备易于读取的电信号的传感器称为光学传感器。光学传感器深受物联网专家的喜爱，因为它们适用于同时测量不同的事物。该传感器背后的技术使其能够监测电磁能量，包括电、光等。这些传感器已被用于医疗保健、环境监测、能源、航空航天和更多行业。有了它们的存在，石油公司、制药公司和矿业公司可以更好地跟踪环境变化，同时确保员工安全。

智能传感器成为物联网的大脑

长期以来，传感器一直是各行各业的无声主力，负责记录和传输数据，以便进一步解释和采取行动。然而，技术的进步正在重塑这种动态，使传感器能够处理机载或附近信息的能力。这种向更智能传感器发展的趋势，主要是由物联网网络边缘的快速处理和决策需求驱动的，这将最大限度地减少对基于云的系统中中央处理器的依赖。

MEMS（微机电系统）传感器的发展为观察这种向智能传感器的转变提供了一个有趣的视角。MEMS传感器由夹在一对电容板之间的悬浮质量组成，长期以来一直应用于工业和汽车等各个领域。近年来，这些传感器在功耗、噪音和尺寸方面取得了显著的降低，同时扩大了其全尺寸范围。

这一发展的关键驱动力之一是传感器上集成了ASIC（专用集成电路）。这样可以直接在传感器上部署机器学习功能，从而实现唤醒、自由落体检测、六自由度定向和融合功能等板载功能。因此，无需将数据传输到单独的处理器来实现这些功能，从而简化了操作并减少了延迟。随着物联网网络变得更加复杂，边缘计算的优势变得更加明显，这种能力将变得越来越重要。电源效率是这种集成的另一个显著优势。功耗的降低转化为这些传感器集成到设备的延长电池寿命。此外，这为更有效的能量收集开辟了可能性，从而进一步提高了能源效率。

物联网领域正在迅速发展，智能传感器在这一转变中占据了中心地位。这些传感器配备了像iSIM这样的集成电路，正在重新定义物联网网络中数据处理和决策的方式。传统传感器被动地收集数据并将其转发以进行处理和解释。然而，将iSIM集成到传感器中正在改变这种动态。配备iSIM的传感器现在可以处理机载数据，减少延迟并减少对云系统中远程处理器的依赖。这对于MEMS传感器来说尤其重要。这些设备广泛应用于工业和汽车领域，在功耗、降噪和整体小型化方面取得了重大进展。iSIM的集成放大了这些优点，使唤醒、自由落体检测和六自由度定向等功能可以直接在传感器上实现。

随着机器学习和人工智能的结合，iSIM驱动的传感器将成为物联网网络的大脑。这些智能传感器可以了解其环境、检测异常并做出自主决策，为物联网设备更高效、响应更灵敏、更智能的未来指明道路。

文章来源： 极客网，传感器专家网，AIoT大讲堂