2.3.3.2智能传感器的实现途径

《农业装备物联网技术》机电工程学院第二章

物联网技术基础务本崇实修德精业2.3.3.2智能传感器的实现途径第2章物联网技术基础2.3传感器技术2.3.3智能传感器2.3.3.2智能传感器的实现途径2.智能传感器的实现途径智能传感器的实现途径：（1）集成化。（2）软件化。（3）多传感器信息融合。（4）网络化。2.3.3.2智能传感器的实现途径（1）集成化。智能传感器的集成化有两种途径。①利用微电子电路制作技术和微型计算机接口技术将传感器信号调理单元集成在同一个芯片上，这种集成化传感器信号调理电路又可分为传感器信号调理器和传感器信号处理系统两种类型；②利用集成电路制作技术和微机械加工技术将多个功能相同、功能相近或功能不同的单个传感器件集成为一维线型传感器或二维面型（阵列）传感器。2.3.3.2智能传感器的实现途径（2）软件化。不论智能传感器以何种硬件组成方式实现，传感器与微计算机/微处理器相结合所实现的智能传感器系统，都是在最小硬件条件基础上，采用强大的软件优势来“赋予”智能化功能的。传感器的数据经过A/D转换后，所获得的数字信号一般不能直接输入微处理器应用程序中使用，还必须根据需要进行加工处理，如非线性校正、噪声抑制、自补偿、自检、自诊断等，以上这些处理也称为软件处理。以软件代硬件是传感器智能化的优越性。2.3.3.2智能传感器的实现途径（3）多传感器信息融合。20世纪70年代，美国国防部将声呐解析系统用于检测某海域中的敌方潜艇，为消除杂波对信号的影响，引入了多传感器数据融合的概念。2.3.3.2智能传感器的实现途径通常传感器都存在交叉灵敏度，表现在传感器的输出值不单单决定于一个参量，当其他参量变化时也要发生变化。如，对于压力（差）传感器，当压力（差）参量恒定而温度或静压参量变化时，其输出值也发生变化，该传感器就存在对温度或对静压参数的交叉灵敏度。这样传感器在单个使用时，就存在性能不稳定的问题。另外，单个传感器瞬时获得的信息量有限，而多个传感器融合技术具有无可比拟的优势。2.3.3.2智能传感器的实现途径多传感器信息融合技术就是通过对多个参数的监测，在一定准则下进行分析、综合、支配和使用，通过他们之间的协调和性能互补的优势，克服单个传感器的不确定性和局限性，提高整个传感器系统的有效性能,获得对被测对象的一致性解释与描述，进而实现相应的决策与估计,使系统获得比它的各组成部分更充分的信息。2.3.3.2智能传感器的实现途径与单传感器系统相比，运用多传感器信息融合技术在解决探测、跟踪和目标识别等问题方面，具有能够增强系统生存能力，提高整个系统的可靠性和鲁棒性？，增强数据的可信度，提高精度，扩展整个系统的时间、空间覆盖率，增强系统的实时性和信息利用率等优点。2.3.3.2智能传感器的实现途径（4）网络化。将传感器与网络紧密联系在一起成为网络传感器，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，从而组成高精度、功能强大的测控网络。2.3.3.2智能传感器的实现途径网络化智能传感器融合通信技术和计算机技术，使传感器具备自检、自校、自诊断及网络通信功能，从而实现信息的采集、传输和处理，真正成为统一协调的新型智能传感器。网络化智能传感器组成：信号采集单元数据处理单元网络接口单元2.3.3.2智能传感器的实现途径2.3.3.2智能传感器的实现途径网络化智能传感器的基本工作程序如下:信号经过采集、调理、A/D转换成数字量，传送给微处理器进行数据处理，最后将测量结果传输给网络接口，从而实现各个传感器节点之间、传感器与执行器之间、传感器与系统之间的数据交换及资源共享。2.3.3.2智能传感器的实现途径网络传感器系统中,所有的传感器连接在一个公共的网络上。该网络可以是传感器总线、现场总线,企业内部的以太网(Ethernet),也可以直接为Internet。为了使所有的传感器节点和控制节点能够实现即插即用,必须保证网络中所有的