智能傳感器是一種從物理環境獲取輸入并使用內置計算資源在檢測到特定輸入時執行預定義功能然后在傳遞數據之前處理數據的設備。

智能傳感器可以更準確、更自動化地收集環境數據，并在準確記錄的信息中減少錯誤噪音。這些設備用于各種環境中的監視和控制機制，包括智能電網、戰場偵察、探索和許多科學應用。

智能傳感器也是物聯網 (IoT) 中不可或缺的重要元素，物聯網是一個日益普遍的環境，在這個環境中，幾乎任何可以想象的東西都可以配備唯一標識符，并能夠通過互聯網或類似網絡傳輸數據。智能傳感器的一種實現方式是作為無線傳感器和執行器網絡 (WSAN) 的組件，其節點數量可以達到數千個，每個節點都與一個或多個其他傳感器和傳感器集線器以及單個執行器相連。

計算資源通常由低功耗移動微處理器提供。智能傳感器至少由傳感器、微處理器和某種通信技術組成。計算資源必須是物理設計不可或缺的一部分——僅發送其數據以進行遠程處理的傳感器不被視為智能傳感器。

智能傳感器包含三個組件：捕獲數據的傳感器，以及通過編程和通信功能計算傳感器輸出的微處理器。

除了主傳感器之外，智能傳感器還可能包括其他幾個組件。這些組件可以包括傳感器、放大器、勵磁控制、模擬濾波器和補償。智能傳感器還包含軟件定義元素，可提供數據轉換、數字處理和與外部設備通信等功能。

智能傳感器如何工作？

智能傳感器將原始基礎傳感器與集成計算資源聯系起來，使傳感器的輸入能夠得到處理。

基礎傳感器是提供傳感能力的組件。它可能被設計用來感應熱、光或壓力。通常，基礎傳感器會產生一個模擬信號，在使用之前必須對其進行處理。這就是智能傳感器的集成技術發揮作用的地方。板載微處理器濾除信號噪聲并將傳感器信號轉換為可用的數字格式。

智能傳感器還包含集成通信功能，使它們能夠連接到專用網絡或互聯網。這使得能夠與外部設備進行通信。

智能傳感器有什么用？

智能傳感器有無數的用例。它們在工業環境中非常常用，并且是工業 4.0背后的驅動力。

工廠經常使用智能溫度傳感器來確保機器不會過熱，并使用振動傳感器來確保機器不會因振動而松動。智能傳感器還可以實現過程控制，例如監控過程（例如制造物品），并進行可能需要的任何調整以滿足質量或生產目標。這曾經是一個手動過程，但智能傳感器可用于自動化過程控制。

智能傳感器在現代安全系統中也發揮著關鍵作用。熱成像傳感器可用于檢測入侵者的體溫。同樣，智能鎖、運動傳感器和門窗傳感器等設備通常連接到公共網絡。這使安全傳感器能夠協同工作，繪制出當前安全狀態的綜合圖。

有哪些不同類型的智能傳感器？

工業環境中使用的智能傳感器主要有五種類型。盡管當今使用的專用傳感器有很多種，但它們通常基于五種傳感器中的一種。

液位傳感器。液位傳感器用于測量容器中占用的空間體積。車輛的燃油表可能連接到液位傳感器，用于監控油箱中的燃油液位。

溫度傳感器。溫度傳感器是一種可以監控組件溫度的傳感器，因此可以在必要時采取糾正措施。例如，在工業環境中，可以使用溫度傳感器來確保機器不會過熱。

壓力傳感器。壓力傳感器通常用于監測管道中氣體或液體的壓力。壓力突然下降可能表明存在泄漏或流量控制問題。

紅外傳感器。一些紅外傳感器，例如用于熱像儀或非接觸式紅外溫度計的傳感器，用于溫度監測。其他紅外傳感器是光學傳感器，調諧到使它們能夠看到紅外光譜中的光的頻率。這些類型的傳感器用于醫療設備，例如脈搏血氧儀，以及設計用于遠程控制的電子設備。

接近傳感器。接近傳感器用于檢測人或物體相對于傳感器的位置。在零售環境中，接近傳感器可以跟蹤顧客在整個商店的移動。

智能傳感器與基礎傳感器有何不同？

智能傳感器包括嵌入式數字運動處理器 (DMP)，而基礎傳感器則沒有。DMP 本質上只是一個集成到傳感器中的微處理器。它使傳感器能夠執行傳感器數據的板載處理。這可能意味著對數據進行歸一化、過濾噪聲或執行其他類型的信號調節。在任何情況下，智能傳感器都會在與外部設備進行任何通信之前執行數據轉換數字處理。

基本傳感器只是一個傳感器，它沒有配備 DMP 或其他使其能夠處理數據的計算資源。智能傳感器產生隨時可用的輸出，而基礎傳感器的輸出是原始的，通常必須轉換成可用格式。

智能傳感器通常優于基礎傳感器，因為它們包括本地處理能力。即便如此，在某些情況下使用基礎傳感器可能更有利。如果工程師正在設計設備并需要完全控制傳感器輸入，那么使用基礎傳感器可能比使用智能傳感器更有意義。基本傳感器的成本也低于智能傳感器，因為它們包含的組件更少。

盡管智能傳感器通常與工業設備相關聯，但沒有智能傳感器就不可能存在物聯網。