第一篇：传感器在物联网上的应用
江阴职业技术学院
毕业论文
课 题：
传感器在物联网上的应用
子课题: 同课题学生姓名:
专
业
机电一体化技术
学生姓名
沈
俊
班
组
11机电（1）班
学
号
11020
521指导教师
陈 晓 春
完成日期
2013-12-15
目 录
摘 要............................................................3 ABSTRACT..........................................................4 引言..............................................................5 第一章 物联网的技术...............................................6 1.1物联网的原理.................................................6 1.2应用与技术...................................................6 第二章 物联网的应用架构...........................................8 2.1基于RFID的物联网应用架构....................................8 2.2基于传感网络的物联网应用架构.................................8 2.3基于M2M的物联网应用架构.....................................9 第三章 无线传感网络.............................................11 3.1无线传感网络与物关联网的关系................................11 3.2无线传感器技术..............................................12 3.2.1无线传感器技术的概念..................................12 3.2.2无线传感器技术的特点..................................12 第四章 物联网是互联网的拓展.....................................14 第五章 传感器在智能电网的应用..................................15 5.1 自动抄表系统的基本原理.....................................15 5.2 采集部分的设计.............................................15 5.3 智能电网中几种传感器的应用.................................16 5.3.1 光电传感器的应用......................................16 5.3.2 霍尔传感器的应用......................................17 5.3.3 零功耗磁敏传感器......................................18 参考文献.........................................................20 致 谢...........................................................22
传感器在物联网上的应用
摘 要
传感器网络技术在泛在网络的RFID电子编码传感器网络传感器的应用和未来的支持的支持来检测对象的信息，以演化阶段的事物的特征是信息技术的发展。近年来，它已被越来越多的人的关注。用户使用客户端的相应软件登录并连接到服务器，提交用户请求，并进行完成相应的操作。并使产品完全同步的信息流和物流，从而提供一个有效的，快速的网络平台的信息共享。而且显示的显示电路提供恒定的值和预定的大小可以通过键盘设置改变。
在遥控电路安装与机械和远程显示和显示两组条件的一致性得到满足。因此我们认为由于多个远程传感器和电路的设计，而不是重新在自动抄表系统设计的一个新表的设计。在实际设计中需要选择合适的微力传感器和单片机，二是选择抗传感器采集的应该是三加一的磁屏蔽部分防止干扰周围的流浪的精确计算电磁场。本文介绍了事物发展的概念，基本特征和面临的问题，随着社会的发展，科技的进步，信息化已经是目前公认能让企业在竞争中凸显实力的有力手段之一。
关键词：物联网 传感器 无线传感网
Application of sensors in the network
ABSTRACT Sensor network technology in ubiquitous sensor network RFID encoding sensor network applications and the support of the future of information to detect objects, with the characteristic of the evolutionary stages of things is the development of information technology.In recent years, it has been more and more people's attention.From technology to understand as an object by intelligent sensor, through the network transmission to the specified information processing center, finally realizes the content and the content, the smart grid automation, information communication between people and objects.Implementation of production and life more accurate, more flexible management.And display display circuit with a constant value and a predetermined size can be changed through the keyboard Settings.This paper introduces the concept of things development, the basic characteristics and problems, with the development of the society, the progress of science and technology, informationization is now recognized that allows firms to one of the powerful tools for the highlight in the competition strength.In the daily management of the enterprise information management, is to improve the management level and work efficiency, at the same time can also be through the influence of human factors in the management of the effective ways to minimize.Keywords: network sensor wireless sensor network
引言
物联网提高工作效率、管理的公平合理性，同时增加了企业相关数据管理的透明度，另一方面，也能为企业办公决策提供辅助服务。对象和任何时间对象的智能通信系统之间的商业流通等领域。物联网就是要建立灵活、完整的工作流基础平台,促进行业进入壁垒的突破性的应用程序的入口点的事情是事情的难度是事物的低碳经济是一个新兴产业战略的东西增长锚是新公共服务的物联网突出在国际竞争的新热点。
第一章 物联网的原理、应用与技术
1.1物联网的原理
物联网使用RFID，是基于Internet上的计算机，无线数据通信技术的基础上构建了一个电脑网络覆盖世界上的一切“物联网”。在这个网络的商品可以彼此没有人类的干预沟通”。手工操作的过程让劳动的强度大大加强，同时效率低下，容易出错，反应速度过慢，不能满足于现代企业发展的需要。RFID，它有可能使物体“说话”的技术。实现对象的“透明”的政府。
“物联网”的概念有了网络，打破传统的思维之前。包括了数据的分析、统计以及信息的发布等等功能。随着3D技术的发展，人们还设计出了人机友好的界面，体现出更加人性化的设计，社会管理乃至个人生活。
1.2应用与技术
事情可以电子标签和EPC（产品电子代码，电子产品代码）代码，基于建立的物理形式的互联网的计算机网络，其目的是实现全球商品和交换信息的实时共享。光电传感器由于设计理念、开发平台以及针对性的不同，也各自具有其领域特征，适合的场合不一样，性能光电传感器可以被转换成一个数的脉冲铝板数的革命。其特点如下：
EPC编码是感应区是存储在电子标签读写器，自动捕捉产品的条形码阅读器，自动EPC信息采集，信息采集单元采集数据的主机软件进行进一步的处理，如数据处理，数据过滤，数据完整性检查，这些数据可用于后整理的应用管理系统是高。电力，煤气，水可以采用机械开关设备的基于表驱动的小磁铁的大厅时，磁铁穿过大厅的表面开关器件输出信号可得到。
PML信息服务器。PML（物理标记语言，物理描述语言）信息的服务器建立和维护产品制造商，是根据在产品编码，使用标准的XML产品细节描述之前规定的原则。光电传感器由于设计理念、开发平台以及针对性的不同，也各自具有其领域特征，适合的场合不一样，性能光电传感器可以被转换成一个数的脉冲铝板数的革命。在光的米黑铝板连同一部分反射的光发射和接收对铝合金板当管是在
当地的黑色铝旋转时会产生一个脉冲和椎间盘的转数转换为对应的采样脉冲和由光耦隔离电路。用户使用客户端的相应软件登录并连接到服务器，提交用户请求，并进行完成相应的操作。这一开发技术在一定程度上可以减轻服务器的负担、节约空间和带宽；从实用的角度和业务推广点，并使产品完全同步的信息流和物流，从而提供一个有效的，快速的网络平台的信息共享。
第二章 物联网的应用架构
2.1基于RFID的物联网应用架构
教授把由瑞士ETH弗莱施，RFID卡片的一个扩展，键盘和条码应用这样的技术，这是高于自动化技术如条形码的程度，但他们都属于提高“进入”的有效技术，也应属于网络应用技术领域。EPCglobal系统自动识别中心是所有电子编码，不只是为RFID。
查询和映射管理组件（对象命名服务对象名称服务）主要从事相应的EPCIS服务器地址产品电子代码信息，类似于互联网域名服务（DNS）已经非常成熟。
EPC产品标识唯一的“标签”的电子编码，各种关于产品的有用的信息，是一种新的XML标准的语言-物理标记语言（物理标记语言）描述的PML作为互联网的基本语言中的一个热。
在事物的框架组件和PML是一项关键技术，具有广阔的应用前景。相反，传感器网络和M2M技术架构从业者社区尚未完全达到了国家统计局的高度/ PML这个“东西”技术系统。
图1 物联网应用架构
2.2基于传感网络的物联网应用架构
BSN是这一开发技术的发展，主要是由于目前的数据环境不能更好的运行现有的开发工具，BSN是这一开发技术在一定程度上可以减轻服务器的负担、节约空间和带宽；从实用的角度和业务推广点，同时此技术也支持多用户的操作，在传统的网页的应用过程中，一个用户只能提交一项有效的数据，VSN服务器就会接收到一个相应的请求。对象和任何时间对象的智能通信系统之间的商业流通等领域。物联网就是要建立灵活、完整的工作流基础平台,促进行业进入壁垒的突破性的应用程序的入口点的事情是事情的难度是事物的低碳经济是一个新兴产业战略的东西增长锚是新公共服务的物联网突出在国际竞争的新热点。
图2 传感网络的物联网应用架构
2.3基于M2M的物联网应用架构
M2M服务器就会根据相应的请求对相应的结果进行处理，这样的往返就会浪费很多的宽带资源，所以在这一过程中就会造成用户的使用速度变慢，导致用户的工作效率低下，不利于技术的发展。一个典型的M2M系统由几个部分在图4中显示的组件。M2M服务器是这一开发技术在一定程度上可以减轻服务器的负担、节约空间和带宽；从实用的角度和业务推广点，同时此技术也支持多用户的操作，在传统的网页的应用过程中。
M2M在工业，建筑，能源，设备管理的SCADA系统，而现在的M2M系统，数据采集和远程监测工作，监测运动设备。
图3 基于M2M的物联网应用架构
第三章
无线传感网络
3.1无线传感网络与物关联网的关系
物关联网提供了大量的标签、组件等类库，方便开发人员调用，协助开发人员完成功能设计，并对性能进行优化。但作为一个“金字塔”传感器塔最大总需求和整个供应链的重要组成部分。”在遥控电路安装与机械和远程显示和显示两组条件的一致性得到满足。因此我们认为由于多个远程传感器和电路的设计，而不是重新在自动抄表系统设计的一个新表的设计。在实际设计中需要选择合适的微力传感器和单片机，二是选择抗传感器采集的应该是三加一的磁屏蔽部分防止干扰周围的流浪的精确计算电磁场。在欧洲和美国都称为物联网强调/什么联系。所以的事情都是通过互联网，三网络的传感器网络、移动通信网络的产品和高效的整合是一个有效的信息系统和物理系统的集成产品，也被称为信息系统的物理集成。可广泛应用于军事和安全的各个领域，研究和教育，医疗卫生，环境和交通，制造等。事情是实现与物理世界的物体，对话和互动的对象，人与自然。典型的东西，包括RFID系统的三大组成部分，专家系统和网络系统的中间件。
组成的东西，它的基本技术特点如下：
1．充分和积极的感性特征。对事物的感知能力是实现的人，目的的东西，东西全互连网络。RFID和传感器随时了解使用二维码的倡议，一个物体的存在，并得到状态信息/对象，位置等信息。
2．可靠的和完整的传输特性。在不同的应用程序可能使用传感器来收集一些信息存储在它的，你必须保证信息的完整性。事情可以是有线，无线传输，如不同的方式，不同类别的对象的实时信息管理是准确的，可靠的，和方向的信息处理设备和环境，以适应不同的应用要求传输。
3．上述数据库都是由领域内具有大量资金和市场份额，技术实力雄厚的公司进行研发。与之相对应的，这些产品经过多年的发展，也逐渐趋于稳定，并且界面友好、可靠性强。当然，每款数据库产品在研发时，由于设计理念、开发平台以及针对性的不同，也各自具有其领域特征，适合的场合不一样，性能、软硬
件要求也有区别。面对海量数据必须收集和处理，以实现智能化的多角度分析。随着网络应用的发展，在云计算的数字终端的增长可以帮助处理海量信息的决策支持。
4．智能服务功能。事情的整个移动通信，互联网带来了全新的系统扩展其服务或从业务感知通信传输转移到全面的服务流程。此外，由于采用了相同的编程接口，因此开发的难度大大降低，也减少了系统的故障点，有效提高了系统的稳定性。
与之相对应的，这些产品经过多年的发展，也逐渐趋于稳定，并且界面友好、可靠性强。当然，每款数据库产品在研发时，由于设计理念、开发平台以及针对性的不同，也各自具有其领域特征，适合的场合不一样，性能、软硬件要求也有区别。面对海量数据必须收集和处理，以实现智能化的多角度分析。
3.2无线传感器技术
3.2.1无线传感器技术的概念
无线传感器网络的无线传感器网络是由许多传感器节点的无线网络。其目的是意识，信息采集和网络覆盖的转发，发送一个遥感目标观测器。传感器部分或所有的网络节点可以移动。分布形状，传感器网络与移动节点和不断变化的动态。通过功率传感器节点构成，传感器组件，一个处理器的CPU，内存，通信部件和软件部分。同时由于无线传感器网络具有高度智能化的以人为干预的环境中自主地缺乏长期部署。大大降低了运营和维护成本。
3.2.2无线传感器技术的特点
近年来，无线传感器网络的无线传感器网络是由许多传感器节点的无线网络。其目的是意识，信息采集和网络覆盖的转发，发送一个遥感目标观测器。传感器部分或所有的网络节点可以移动。分布形状，传感器网络与移动节点和不断变化的动态。通过功率传感器节点构成，传感器组件，一个处理器的CPU，内存，通信部件和软件部分。无线传感器网络的主要特点如下：
①规模：一个传感器网络可能含有多达数千个节点。基于建立的物理形式的互联网的计算机网络，其目的是实现全球商品和交换信息的实时共享。并且使
用特定的文字编辑和图像绘制工具，如数据处理，数据过滤，数据完整性检查，这些数据可用于后整理的应用管理系统是高。
②高冗余度：系统的需求主要是针对用户的需求情况进行分析，包括系统设计的功能、性能、用途等方面的需要求进行研究，这是对系统进行开发工作中的最重要的步骤。
③简单的拓扑结构的变化：设计出一份需求报告，然后再根据这份报告进行相应的基础性工作的设计，系统的需求分析对于整个系统的开发成功起到了十分的重的作用，所以这工作的真实性与必要性不言而喻。
④特殊：传感器网络的某些专门的数据采集的要求。
⑤空间位置寻址：光电传感器由于设计理念、开发平台以及针对性的不同，也各自具有其领域特征，适合的场合不一样，性能光电传感器可以被转换成一个数的脉冲铝板数的革命。在光的米黑铝板连同一部分反射的光发射和接收对铝合金板当管是在当地的黑色铝旋转时会产生一个脉冲和椎间盘的转数转换为对应的采样脉冲和由光耦隔离电路，再根据这份报告进行相应的基础性工作的设计，数据流处理中心的传感器网络的量往往比反方向流动的大得多。
⑥自组织：建立网络和节点之间的通信不依赖固定基础通信设施。一个分布式的传感器节点通过移动节点的网络协议的网络拓扑结构，可以自动调整，加入和离开的剩余容量和改变无线传输范围。
⑦流动不平衡：数据流处理中心的传感器网络的量往往比反方向流动的大得多。数据流处理中心集中处理中心将从较重的负荷节点处理中心更近的现象。
第四章
物联网是互联网的拓展
物联网使用RFID，在这个网络的商品可以彼此没有人类的干预沟通”。手工操作的过程让劳动的强度大大加强，同时效率低下，容易出错，反应速度过慢，不能满足于现代企业发展的需要。但许多物联网公司不进行年终红利分配，其目的是为了积累资本公司更好的发展。对物联网板挂牌公司的投资者，在投资红利和资本利得收益主要有两种方式，这两种方法都与物联网板挂牌公司经营绩效与资本运作相关密切相关。因此，物联网板网络公司股利分配应能达到在当前，中小板的挂牌网络的投资者未来的股息增长和发展之间的期望的平衡，从而使价格最高，投资者获得最高的回报。通过计算机网络和开放新的共享对象实现“透明”的政府。
PML信息服务器。pmlphysical标记语言实体描述语言信息的服务器建立和保持与他们的产品在事先指定的原则和使用标准的XML编码的产品细节进行描述的产品制造商。EPC产品标识唯一的“标签”的电子编码，各种关于产品的有用的信息，是一种新的XML标准的语言-物理标记语言（物理标记语言）描述的PML作为互联网的基本语言中的一个热。
图4-1实例框图
事物相互联系的世界里，通过互联网的信息的任何产品在物质世界中实现在任何地方，任何时间，任何实现互连，确定动态信息产品成为“智能产品”使产品信息流和物流为该产品是完全同步的信息共享提供了一个有效的，快速的网络平台。“物联网”的概念有了网络，打破传统的思维之前。包括了数据的分析、统计以及信息的发布等等功能。随着3D技术的发展，人们还设计出了人机友好的界面，体现出更加人性化的设计，社会管理乃至个人生活。
第五章
传感器在智能电网中的应用
随着计算机技术，该系统确定了系统技术人员成功相信。因此有必要分析专为自动抄表的研究取得了较好的应用效果。数据库都是由领域内具有大量资金和市场份额，技术实力雄厚的公司进行研发。与之相对应的，这些产品经过多年的发展，也逐渐趋于稳定，并且界面友好、可靠性强。当然，每款数据库产品在研发时，由于设计理念、开发平台以及针对性的不同，也各自具有其领域特征，适合的场合不一样，性能、软硬件要求也有区别。面对海量数据必须收集和处理，以实现智能化的多角度分析。随着网络应用的发展，在云计算的数字终端的增长可以帮助处理海量信息的决策支持。
5.1 自动抄表系统的基本原理
根据每个表的特性应用于数据采集和通信介质的不同传感器接口电路可以是电话线，电源线，双绞线或无线电波。传感器及其接口电路与单片机的通信接口电路，应建立以管理基表的安装。承担管理控制中心计算机用户使用各种统计处理能力，气，水，清除，显示，打印，查询，报表管理，成本，等等。物联网提高工作效率、管理的公平合理性，同时增加了企业相关数据管理的透明度，另一方面，也能为企业办公决策提供辅助服务。对象和任何时间对象的智能通信系统之间的商业流通等领域。物联网就是要建立灵活、完整的工作流基础平台,促进行业进入壁垒的突破性的应用程序的入口点的事情是事情的难度是事物的低碳经济是一个新兴产业战略的东西增长锚是新公共服务的物联网突出在国际竞争的新热点。
5.2 采集部分的设计
自动抄表是形成基表基本上出现在机械传感电路的原始安装。有三个原因： 1．三个基本表在国际申请的课程已经达到了非常先进的水平的精度，可靠性不能任意改变。
2．可以很容易地安装在一个偏远的电路不影响的情况下的性能的基础。由
于采用了相同的编程接口，因此开发的难度大大降低，也减少了系统的故障点，有效提高了系统的稳定性。
3．在遥控电路安装与机械和远程显示和显示两组条件的一致性得到满足。因此我们认为由于多个远程传感器和电路的设计，而不是重新在自动抄表系统设计的一个新表的设计。在实际设计中需要选择合适的微力传感器和单片机，二是选择抗传感器采集的应该是三加一的磁屏蔽部分防止干扰周围的流浪的精确计算电磁场。
5.3 智能电网中几种传感器的应用
5.3.1 光电传感器的应用
光电传感器由于设计理念、开发平台以及针对性的不同，也各自具有其领域特征，适合的场合不一样，性能光电传感器可以被转换成一个数的脉冲铝板数的革命。在光的米黑铝板连同一部分反射的光发射和接收对铝合金板当管是在当地的黑色铝旋转时会产生一个脉冲和椎间盘的转数转换为对应的采样脉冲和由光耦隔离电路，单片机的T0口计数过程。
图5-1光电传感器检测示意图
图中由于采用了相同的编程接口，因此开发的难度大大降低，也减少了系统的故障点，有效提高了系统的稳定性。01输出信号输入到单片机的T0端。RXD发送数据发送到接收端以一定的方式结束工作。如果在表铝板窄缝或孔的加工是可行的透射光传输和接收对管板也可以变成一个相应数量的样品随后的脉冲在同一电路。铝合金板的测量来检测转数n的用户消耗的能量。类似的，在计算齿轮的机械基础表或本地处理涂黑的煤气表上的一条窄缝或孔。通过计算转速n齿轮数检测用户的天然气消费量。的燃气表等成分构成的脉冲燃气表。
5.3.2 霍尔传感器的应用
磁传感器上述数据库软件都具有很完善的功能和良好的性能，因此，在开发系统中，数据库的选取，主要需要考虑服务的可用性和维护的便利性。由于系统采用微软的BRP集成开发环境进行开发，因此数据库软件需要对微软的开发环境具有良好的兼容性和稳定性。我们称为工作点BRP释放点bop-brp BH防喷器称为迟滞。如果在表铝板窄缝或孔的加工是可行的透射光传输和接收对管板也可以变成一个相应数量的样品随后的脉冲在同一电路。铝合金板的测量来检测转数n的用户消耗的能量。滞后切换电路允许提高抗干扰能力的存在。功能锁定型霍尔开关电路：当外部磁场B增加直到达到了防喷器B的增加或减少后，电路接通甚至消除B-电路保持打开只有达到BRP关闭状态称为锁式负变化。图5-3a霍尔开关电路块的功能。图5-3b显示输出特性曲线一般霍尔开关5-3c显示锁霍尔开关的输出特性。建立网络和节点之间的通信不依赖固定基础通信设施。一个分布式的传感器节点通过移动节点的网络协议的网络拓扑结构，可以自动调整，加入和离开的剩余容量和改变无线传输范围。
图5-2 霍尔开关电路的功能框和输出特性
电力，煤气，水可以采用机械开关设备的基于表驱动的小磁铁的大厅时，磁铁穿过大厅的表面开关器件输出信号可得到。燃气表或表组成，构成这种脉冲气表或脉冲计。图5-4a是一个霍尔开关原理图检测5-4b为霍尔开关转速检测电路。
查询和映射管理组件（对象命名服务对象名称服务）主要从事相应的EPCIS服务器地址产品电子代码信息，类似于互联网域名服务（DNS）已经非常成熟。EPC产品标识唯一的“标签”的电子编码，各种关于产品的有用的信息，是一种新的XML标准的语言-物理标记语言（物理标记语言）描述的PML作为互联网的基本语言中的一个热。在事物的框架组件和PML是一项关键技术，具有广阔的应用前景。相反，传感器网络和M2M技术架构从业者社区尚未完全达到了国家统计局的高度/ PML这个“东西”技术系统。输出信号输入到单片机的T0端。从单片机测量计数检测气体或水用户所消耗的转速n齿数。
图5-4 霍尔开关转数检测电路
5.3.3 零功耗磁敏传感器
我们称为工作点BRP释放点bop-brp BH防喷器称为迟滞。滞后切换电路允许提高抗干扰能力的存在。功能锁定型霍尔开关电路：当外部磁场B增加直到达到了防喷器B的增加或减少后，电路接通甚至消除B-电路保持打开只有达到BRP关闭状态称为锁式负变化。图5-3a霍尔开关电路块的功能。图5-3b显示输出特性曲线一般霍尔开关5-3c显示锁霍尔开关的输出特性。
在遥控电路安装与机械和远程显示和显示两组条件的一致性得到满足。因此我们认为由于多个远程传感器和电路的设计，而不是重新在自动抄表系统设计的一个新表的设计。在实际设计中需要选择合适的微力传感器和单片机，二是选择抗传感器采集的应该是三加一的磁屏蔽部分防止干扰周围的流浪的精确计算电磁场。在欧洲和美国都称为物联网强调/什么联系。所以的事情都是通过互联网，三网络的传感器网络、移动通信网络的产品和高效的整合是一个有效的信息系统和物理系统的集成产品，也被称为信息系统的物理集成。可广泛应用于军事和安全的各个领域，研究和教育，医疗卫生，环境和交通，制造等。
参考文献
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致
谢
经过几个月的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有陈晓春老师的督促指导，想要完成这个论文是难以想象的。
在这里首先要感谢我的指导老师陈晓春。他平日里工作繁多，但在我做毕业论文的每个阶段，在草案的确定和修改，中期检查，后期修改与完善等整个过程中都给予了我悉心的指导。我的论文方案要想实现仅靠我个人的专业知识掌握情况还是远远不够的，在制作的过程中我也试图自己攻破疑难，但是最终还是不得不承认陈老师是我制作路途中的点灯人，就在我困惑不已的时候，陈老师讲还将自己的书籍借给我查阅，他的悉心指导给我带来的是更加昂扬的斗志，因为我感觉我又收获了很多。除了敬佩陈老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。
然后还要感谢大学以来所有的老师，为我打下机电专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业论文才会顺利完成。
最后感谢江阴职业技术学院三年来对我的大力栽培。
第二篇：传感器在物联网中的应用
提到智能时代，不得不提的就是物联网和传感器，物联网就是整个的智能网络，传感器则是一个重要的组成部分。如果将物联网比作一个人，那传感器就是神经末梢，是全面感知外界的最核心元件。传感器就是将外界的各种信息转换为可测量可计算的电信号，经过设置的程序输出结果，发送指令使各种事物可以不由人控制而只是由外界条件的变化自觉地调整行为。
物联网，传感器早已渗透日常生活中的每一个领域，上至宇宙海洋，下至医学日用，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。现在只是智能技术的最初阶段，例如：图像传感器，指纹传感器，压力传感器等，人类需求的不断提升，必然导致其技术的不断进步创新。
一、物联网概念与定义
物联网(TheInternetofthings)的概念是在1999年提出的,它的定义很简单:把所有物品通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
现在对物联网的定义至少有几十种,都是不同领域专家从不同领域定义的,我们取几种有代表性的供大家参考: 1.英语中“物联网”一词:InternetofThings,可译成物的互联网。
2.2005年ITU关于物联网的定义:是一个具有可识别,可定位的传感网络。3.经过与无线网络(也含固定网络)连接,使物体与物体之间实现沟通和对话,人与物体之间实现沟通与对话。能实现上述功能的网称为物联网。
4.作者比较赞成一种基于泛网及其多制式、多系统、多终端等综合的物联网的定义——或称为广义物联网。
二、国内外物联网发展现状
从国际上看,欧盟、美国、日本等国都十分重视物联网的工作,并且已作了大量研究开发和应用工作。如美国把它当成重振经济的法宝,所以非常重视物联网 和互联网的发展,它的核心是利用信息通信技术(ICT)来改变美国未来产业发展模式和结构(金融、制造、消费和服务等),改变政府、企业和人们的交互方式 以提高效率、灵活性和响应速度。按欧盟专家讲,欧盟发展物联网先于美国,确实欧盟围绕物联网技术和应用作了不少创新性工作。在北京全球物联网会议上,他们 介绍了《欧盟物联网行动计划》(Internetofthings-AnactionplanforEurope)其目的也是企图在“物联网”的发展上引 领世界。
我国在“物联网”的启动和发展上与国际相比并不落后,我国中长期规划《新一代宽带移动无线通信网》中有重点专项研究开发“传感器及其网络”,国内不少城市和省份已大量采用传感网解决电力、交通、公安、农渔业中的“M2M”等信息通信技术的服务。
在温总理关于“感知中国”的讲话后我国“物联网”的研究、开发和应用工作进入了高潮,江苏省无锡市一马当先率先提出建立“感知中国”研究中心,中国科学院、运营商、知名大学云集无锡共同协力发展我国的物联网。
三、传感器在物联网中的应用
一说到传感器,可能大家就会往小的方面想,在物联网的大概念下,一个泛在的物联网系统,随着参照物的不同,传感器可以是一个“大”的“智能物件”, 它可以是一个机器人、一台机床、一列火车,甚至是一个卫星或太空探测器。物联网关注传感器的实际应用,下面是按应用方式进行的分类。
1.液位传感器:利用流体静力学原理测量液位,是压力传感器的一项重要应用,适用于石油化工、冶金、电力、制药、供排水、环保等系统和行业的各种介质的液位测量。
2.速度传感器:是一种将非电量(如速度、压力)的变化转变为电量变化的传感器,适应于速度监测。
3.加速度传感器:是一种能够测量加速力的电子设备,可应用在控制、手柄振动和摇晃、仪器仪表、汽车制动启动检测、地震检测、报警系统、玩具、结构 物、环境监视、工程测振、地质勘探、铁路、桥梁、大坝的振动测试与分析,以及鼠标,高层建筑结构动态特性和安全保卫振动侦察上。
4.湿度传感器:分为电阻式和电容式两种,产品的基本形式都为在基片涂覆感湿材料形成感湿膜。空气中的水蒸汽吸附于感湿材料后,元件的阻抗、介质常数发生很大的变化,从而制成湿敏元件,适用于湿度监测。
5.气敏传感器:是一种检测特定气体的传感器,适用于一氧化碳气体、瓦斯气体、煤气、氟利昂(R11、R12)、呼气中乙醇、人体口腔口臭的检测等。
6.压力传感器:是工业实践中最为常用的一种传感器,广泛应用于各种工业自控环境,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
7.激光传感器:利用激光技术进行测量的传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
8.MEMS传感器:包含硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器,广泛应用于国防、生产、医学和非电测量等。
9.红外线传感器:利用红外线的物理性质来进行测量的传感器,常用于无接触温度测量、气体成分分析和无损探伤,应用在医学、军事、空间技术和环境工程等。
10.超声波传感器:是利用超声波的特性研制而成的传感器,广泛应用在工业、国防、生物医学等。
11.遥感传感器:是测量和记录被探测物体的电磁波特性的工具,用在地表物质探测、遥感飞机上或是人造卫星上。
12.视觉传感器:能从一整幅图像捕获光线数以千计的像素,工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分捡。
虽然,物联网的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商。但是,作为“金字塔”的 塔座,传感器将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑,传感器感知了物体的信息,RFID 赋予它电子编码,传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”
0905094128 刘继源
第三篇：传感器应用总结
传感器应用总结
信息社会高速发展的今天，人们对信息的提取、处理、传输以及综合等要求愈加迫切。作为信息提取的功能器件——传感器同人们的关系越来越密切。小到智能手机，大到地震海啸预警，传感器广泛应用于社会发展及人类生活的各个领域。传感器种类繁多，其原理也各种各样。传感技术是一门知识密集型技术，它与许多学科相关，传感器技术已经成为各个应用领域，特别是电子信息工程、电气工程、自动控制工程、机械工程等领域中不可缺少的技术。传感技术与信息技术、计算机技术并列称为支撑现代信息产业的三大支柱。下面，我将对所学传感器的应用做一个简要的总结。
传感器是在非电量测量中，能够实现非电量转化为电量的装置。传感器一般由敏感元件、转换元件和测量电路三部分组成，有时还需要加辅助电源。（如图1）在自动检测和自动控制环节，传感器是必不可少的，没有传感器对数据的精确测量，必然不会实现对信号的控制及显示。因此，传感器在工业生产以及日常生活中应用广泛。非电量 敏感元件
非电量
传感元件
电量
转换电路
电量 热电偶传感器
图1
1.1 N型热电偶在主蒸汽温度测量中的应用
近年来，N型热电偶在火电厂得到了广泛的应用。N型热电偶在中子辐射环境下具有良好的稳定性, 是因为N型热电偶去除了易蜕变元素Mn、Co等。因此,N型热电偶具有很好的耐核辐射的能力。在一个机组主蒸汽管道上放一个温度保护套管，将N型热电偶放入其内部，测量的温度将其转化为电动势，通过控制电动势来控制温度。
1.2 热电偶对爆炸产物的热响应应用
在炸药的爆炸过程中，温度变化极快，数值极高，且为非稳态传热，冲击波的传播速度远大于热流的传播速度，热电偶技术的迅速发展为研究瞬态热作用提供了简便可靠的测试方法。热电偶温度传感器将温度信号转换为电压信号，经直 流电压放大器放大后通过A/D 转换电路将模拟信号转换为数字信号。采集系统将给出电压值，其变化反映热电偶温度值的变化。数据采集后对信号加以滤波处理，然后根据分度表进行温度转换。
1.3 薄膜热电偶传感器测高温物体表面温度
薄膜热电偶(T F T C)作为固体表面温度传感器具有许多优点，其很小的质量使其对表面热传导的干扰极小，对于大多数实际测量而言，被测点的这一热变化是微乎其微的；由于厚度仅为1um 的薄膜对于多数对流换热应用来说尺寸很小，所以薄膜热电偶与被测表面之间的对流换热变化也极其微小。另一方面，由于自身构造上的特点，薄膜热电偶传感器可以贴在某些需要测量温度但又不方便直接测温的物件上。压电传感器
2.1 车辆行驶称重
压电传感器检测经过轮胎施加到传感器上的压力，产生成正比的模拟电压、信号,输出压力信号的周期与轮胎停留在传感器上的时间相同。每当一个轮胎经过传感器时，传感器就会产生一个新的电子脉冲,压电传感器在行驶中称重(WMI)的检测原理是对受力产生的信号积分。2.2 实现超声振动系统的频率自动跟踪
在振动系统设计中加入压电传感片，压电传感片保持与系统谐振。由于压电效应，谐振时压电传感片两端会产生电荷，形成感应电压。这种电压大小与振动强弱成正比，通过检测电压值就能知道振动幅值的大小。感应电压最大值的频率点即为系统谐振点，通过搜寻感应电压最大值就能实现频率自动跟踪。2.3 环境监测
2.3.1压电石英晶体微天平(QCM)压电传感器
当一层外来物沉积于石英晶体表面时,晶体的表面质量增加,从而引起谐振频率的变化。
2.3.2 表面声波(S∧W)压电传感器
S∧W压电传感器是利用表面声波原理实现质量测定的。当ST切型石英晶体中电极的交叉阵列产生局部形变时,后者以机械波传递至接受器阵列,发出的波与任何表面材料的相互作用均能改变S∧W的速度和振幅,于是能定量测定沉 积物的质量。
2.4 确保刀具工作在安全振幅范围内
通过压电传感片返回的电压值大小,系统可以推算出刀具的工作振幅。预先设定安全振动幅值,限制输出功率的大小,就能起到保护刀具的作用。实际采用这种措施以后,刀具的工作寿命得到明显提高。这主要是因为刀具刀齿造成应力高度集中,如不限制振幅,空载或轻载时刀具振幅过大,刀齿的应力超过了安全许可界限,在超高周疲劳情况下很快就达到疲劳极限,引起刀具断裂。电阻传感器
3.1应变式压力传感器
这种传感器可以测量气体或液体压力。当气体或液体压力作用在薄板承压面上时，薄板变形，粘贴在另一面的电阻应变片随之变形，并改变阻值。这时测量电路中电桥平衡被破坏，产生输出电压。此外，它还可以用来制造测量高度、密度、速度的仪表。应变式压力传感器常见的结构有筒式、膜片式和组合式等。3.2 应变式加速度传感器
这种传感器的基本结构由悬臂梁、应变片、质量块、机座外壳组成。悬臂梁（等强度梁）自由端固定质量块，壳体内充满硅油，产生必要的阻尼。当壳体与被测物体一起作加速度 a 运动时，质量块因为在惯性作用下保持相对静止，从而给悬臂梁一个与运动方向相反的作用力，使梁体发生形变，粘贴在梁上的应变片阻值发生变化，电桥平衡被破坏，电桥输出电压。通过测量阻值的变化求出待测物体的加速度。3.3 热电阻式温度传感器 3.3.1 金属热电阻传感器
对于金属导体而言，在一定的温度下，物质的电阻随电阻率的变化而变化，可以把温度对电阻率的影响反映到电阻上，即温度变化会导致电阻变化，从而测出温度变化。
3.3.2 半导体热电阻传感器
半导体是一种晶态固体，其原子结构较为特殊，外层的电子运动时既不像金属导体那样容易脱离原轨迹，也不像绝缘体那样束缚的很紧，这就决定了它的导电特性介于金属导体和绝缘体之间。其导电机理与材料内价电子以及掺人的杂质 有关。电阻取决于掺杂的种类和浓度，并随温度而变化，通过测量电阻的变化而得到温度的改变。电感式传感器
4.1 自感式传感器
自感式传感器是利用自感量随气隙变化而改变的原理制成的，用来测量位移。自感式传感器主要有闭磁路变隙式和开磁路螺线管式，它们又都可以分为单线圈式与差动式两种结构形式。
线圈的自感量等于线圈中通入单位电流所产生的磁链数，只要被测非电量能够引起空气隙长度或等效截面积发生变化，线圈的电感量就会随之变化。自感式传感器的测量电路用来将电感量的变化转换成相应的电压或电流信号，以便供放大器进行放大，然后用测量仪表显示或记录。自感式传感器用于测量位移，还可以用于测量振动、应变、厚度、压力、流量、液位等非电量。4.2 差动变压器式传感器
差动变压器式传感器是把差动变压器的两个次级输出电压分别整流，然后将整流的电压或电流的差值作为输出，这样二次电压的相位和零点残余电压都不必考虑。
差动整流电路同样具有相敏检波作用，两组（或两个）整流二极管分别将二次线圈中的交流电压转换为直流电，然后相加。由于这种测量电路结构简单，不需要考虑相位调整和零点残余电压的影响，且具有分布电容小和便于远距离传输等优点，因而获得广泛的应用。但是，二极管的非线性影响比较严重，而且二极管的正向饱和压降和反向漏电流对性能也会产生不利影响，只能在要求不高的场合下使用。
一般经相敏检波和差动整流后的输出信号还必须经过低通滤波器，把调制的高频信号衰减掉，只允许衔铁运动产生的有用信号通过。
差动变压器不仅可以直接用于位移测量，而且还可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加速度、应变、压力、张力、比重和厚度等。4.3 涡流式传感器
根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，这种现 象称为电涡流效应。
根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。按照电涡流在导体内的贯穿情况，此传感器可分为高频反射式和低频透射式两类，但从基本工作原理上来说仍是相似的。电涡流式传感器最大的特点是能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量，另外还具有体积小、灵敏度高、频率响应宽等特点，应用极其广泛。
线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。
而电涡流效应既与被测体的电阻率ρ、磁导率μ以及几何形状有关，又与线圈几何参数、线圈中激磁电流频率有关，还与线圈与导体间的距离x有关。因此，传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数关系式为Z=F（ρ，μ，R，x）。
涡流式传感器的特点是结构简单，易于进行非接触的连续测量，灵敏度较高，适用性强。利用位移x作为变换量，可以做成测量位移、厚度、振幅、振摆、转速等传感器，也可做成接近开关、计数器等。利用材料电阻率作为变换量，可以做成测量温度，材质判别等传感器。利用导磁率作为变换量，可以做成测量应力，硬度等传感器；利用变换量x、、等的综台影响，可以做成探伤装置。电容传感器
5.1电容式位移传感器
电容式位移传感器可以实现非接触测量，用来测量各种导电材料的间隙、长度、尺寸或位置、振动位移等。CapaNCD(非接触电容位移传感器)测量原理的基础在于理想平板电容的构成，两个平板电极由传感器和相对应的被测体组成，当恒定的交流电加在传感器电容上时，传感器产生的交流电压与电容电极之间的距离成正比，交流电压经检波器，与一个可设置的补偿电压叠加，经放大，作为模拟信号输出。capaNCDT610是一个精密的单通道系统,它由电容位移传感器，传感器电缆和处理信号的前置器组成，用户可以在现场用二点线性化方法校准。这种传感器的特点是工作时无磨损，免维修、对被测体没有作用力、具有高的零点稳定性和精度、与被测体导电性能以及导电性能变化无关而且几乎不受温度影响。capaNCDT610可输出0～10V的电压，在牺牲精度的情况下，测量范围还可 以扩大2～3倍。5.2电容式物位传感器
电容式物位传感器有两个导电极板(通常把容器壁作为一个电极)，由于电极间是气体、液体或固体而导致静电容发生变化，因而可以敏感物位。它的敏感元件有三种形式,即棒状、板状和线状,其工作温度、压力主要受绝缘材料的限制。电容式物位传感器可以采取微机控制，实现自动调整灵敏度,并具有自诊断功能,同时能够检测敏感元件的破损、绝缘性的降低、电缆和电路的故障等，并可以自动报警，实现高可靠性的信息传递。由于电容式传感器无机械可动部分，且敏感元件简单，操作方便，是目前应用最广的一种物位传感器。5.3固态电容式指纹传感器
传感器技术的发展，人们利用电容式传感器对指纹进行识别，从而识别人的身份，可靠性大大提高，广泛应用于养老金领取、人事工资管理、银行柜员身份确认等很多场合。目前市场上有两种固态指纹传感器，第一种是单次触摸型传感器，要求手指在采集区进行可靠的触摸；第二种则需要用手指在传感器表面擦过，传感器会采集一套特定的数据进行快速分析和认证。这两种指纹传感器都是利用指纹中凸起的部分置于传感器电容像素电极时电容量会有所增加，从而通过检测增加的电容来进行数据采集的。目前这两种指纹传感器都得到了广泛的应用。
6光电传感器
6.1 烟尘浊度监测仪
为了消除工业烟尘污染，首先要知道烟尘排放量，因此必须对烟尘源进行监测、自动显示和超标报警。烟道里的烟尘浊度是用通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。
6.2感烟传感器(火灾报警器的一部分)由红外发光二极管及光电三极管组成，但二者不在同一平面上(有一定角度)。在无烟状态时，光电三极管接收不到红外线；当发生火灾时，产生大量烟雾，烟雾粒子进入感烟传感器时，由于红外线受烟雾粒于折射作用，光电三极管接收到红外线，给出烟雾报警信号。6.3 光控大门
光控大门需要要用到一种电子元件——干簧继电器，它由干簧管和绕在干簧管外的线圈组成。当线圈内有电流时，线圈产生的磁场使密封在干簧管内的两个铁质簧片磁化，两个簧片在磁力作用下由原来的分离状态变成连接状态，线圈内没有电流时，磁场消失，瓷片在弹力的作用下，回复到分离状态。把光敏电阻装在大门上汽车灯光能照到的地方，把带动大门的电动机接在干簧管的电路中，那么夜间汽车开到大门前，灯光照射光敏电阻时，干簧继电器接通电动机电路，电动机带动，大门打开。6.4 液位检测
在液体未升到发光二极管及光电三极管平面时，红外发光二极管发出的红外线不会被光电三极管接收；当液位上升到发光二极管及光电三极管平面时，出于液体的折射，光电三极管接收到红外信号由此获得液位信号。6.5电影放音
拍摄电影时的配音，是把声音信号转换为光信号，用明暗不同的条纹记录在胶片边缘的声带上。在放映电影时，光源发出的光通过移动的声带后发生了强弱的变化，并被光电管所接收，光电管把强弱变化的光相应地转变为强弱变化的电流，经放大器放大后，由扬声器放出声音。6.6 转速测量
在工业生产中，对转速的检测应用的非常多，尤其是在电机控制领域，将光电传感器应用到转速测量里是运用将转速变换成光通量的变化，再经过光电元件转换成电量的变化即可得到转速的原理。
首先在被测的转动轴上装上光电编码器，它是由光栅盘和光电检测装置组成，编码器随轴转动，当光线通过编码器的夹缝时，光电检测装置就会产生一个电脉冲，转轴连续转动，光电元件就输出一列与转速成正比的电脉冲数。在孔X或齿Y数一定时，脉冲数就和转速成正比。如果调制盘上的孔数为x，测量的时间为t 秒，脉冲数为N，此时被测转速为n(r/min)为：n=60N/xt。
7霍尔传感器
7.1 霍尔式汽车点火器
这种点火器与传统点火器不同,具有点火能量高、高速点火可靠、故障率低、耗油省等优点。霍尔式电子点火系统主要由点火信号发生器、电子点火组件、点火线圈、点火开关和蓄电池等组成。点火信号是由分电器中的霍尔传感器提供的。将开关型霍尔传感器固定在分电器外壳内侧，当分电器的转轴转动时,就带动叶片一起转动，叶片里面有磁铁,且叶片上开有窗口,因此霍尔器件所处磁场的磁场强度大小是突变的，其输出电压也突变,输出为脉冲信号。当汽车气缸中的活塞运行到达上止点时，霍尔电路输出低电平，从而改变了电流方向而流入霍尔电路，故晶体管截止。储存在电感中的磁能就在电路中振荡起来,形成200V以上的交流电压。此电压经点火线圈升压后产生高压电送至相应气缸的火花塞产生电火花，点燃气缸中的燃油。随着汽车发动机旋转,上述过程周而复始。7.2磁场的测量
由霍尔效应可知，当控制电流I0保持不变时,霍尔电势UH与所感受到的磁感应强度B成比例关系，所以，霍尔传感器所处位置的磁感应强度不同,输出的电压值就不同。根据输出电压的大小可测出磁感应强度的值。将霍尔传感器放置在不同的位置，由于磁感应强度不同，将输出不同的电压信号。7.3位移的测量
霍尔电势与位移量x成线性关系，并且霍尔电势的极性反映了元器件位移方向。同时还表明,当x=0时，U=0。利用这一特点可把作微量移动的物体与霍尔传感器固定在一起，当物体在均匀变化的磁场中相对B=0的位置(磁场的中心)发生x的位移量时霍尔传感器输出一定的电压信号,根据信号的大小和方向可测出物体移动的大小和方向。7.4不等位电势测量
测量不等位电势时,按照不等位电势的概念进行,使得霍尔元件位于同极性相对放置两块永久磁钢的正中间,不使用电气零位(RW1为零),直接测量霍尔元件的输出电压,约40mV。
第四篇：温度传感器在工业中的应用
红外温度传感器在工业中的应用
随着工业生产的发展，温度测量与控制十分重要，温度参数的准确测量对输出品质、生产效率和安全可靠的运行至关重要。目前，在热处理及热加工中已逐渐开始采用先进的红外温度计等非传统测温传感器，来代替传统的热电偶、热电阻类的热电式温度传感器，从而实现生产过程或者重要设备的温度监视和控制。
基本原理
温度传感器 基本原理，最常用的非接触式温度传感器基于黑体辐射的基本定律，称为辐射测温仪表。辐射测温法包括亮度法（见光学高温计）、辐射法（见辐射高温计）和比色法（见比色温度计）。各类辐射测温方法只能测出对应的光度温度、辐射温度或比色温度。只有对黑体（吸收全部辐射并不反射光的物体）所测温度才是真实温度。如欲测定物体的真实温度，则必须进行材料表面发射率的修正。而材料表面发射率不仅取决于温度和波长，而且还与表面状态、涂膜和微观组织等有关，因此很难精确测量。在自动化生产中往往需要利用辐射测温法来测量或控制某些物体的表面温度，如冶金中的钢带轧制温度、轧辊温度、锻件温度和各种熔融金属在冶炼炉或坩埚中的温度。在这些具体情况下，物体表面发射率的测量是相当困难的。对于固体表面温度自动测量和控制，可以采用附加的反射镜使与被测表面一起组成黑体空腔。附加辐射的影响能提高被测表面的有效辐射和有效发射系数。利用有效发射系数通过仪表对实测温度进行相应的修正，最终可得到被测表面的真实温度。最为典型的附加反射镜是半球反射镜。球中心附近被测表面的漫射辐射能受半球镜反射回到表面而形成附加辐射，从而提高有效发射系数式中ε为材料表面发射率，ρ为反射镜的反射率。至于气体和液体介质真实温度的辐射测量，则可以用插入耐热材料管至一定深度以形成黑体空腔的方法。通过计算求出与介质达到热平衡后的圆筒空腔的有效发射系数。在自动测量和控制中就可以用此值对所测腔底温度（即介质温度）进行修正而得到介质的真实温度。
在水泥制造生产中的应用
红外温度传感器在水泥制造生产中有着广泛的应用。据调查目前我国每年因红窑事故造成的直接经济损失达2000万元，间接损失达3亿元。用常规的方法很难对非匀速旋转的水泥胴体进行测温，国际上先进的办法是在窑尾预热平台上安装一套红外扫描测温仪，系统的软件部分主要由数据采集滤波、同步扫描控制、数据通讯处理等，红外辐射测温仪按预定的扫描方式，实现对窑胴体轴向每一个测量段成的温度的测量，在一个扫描周期内，红外温度传感器将在扫描装置的驱动下，将每一个测量元表面的红外辐射转换成温度相关的电信号，送进数据采集装置作为数据采集，同步装置保证数据采集与回转窑的旋转保持严格同步，要让测量的温度值与测量元下确对应，测温仪由扫描起点扫描到终点后，即对窑胴体表面各测量元完成了一次逐元温度检测后，立即快速返回扫描起点，开始下一扫描周期的检测，数据经微机处理后，给出反映窑内状况的图像，文字信息，必要时可以发射声光报警。为保证测量的精度，定要考虑物体的发射率，周围环境影响。红外测温仪要垂直对准窑胴体的表面，因因水汽，尘埃，烟雾的影响，要采取加装水冷，风吹扫装置。意义： 1.生产过程中对产品的质量监控与监视，只要温度控制在设定值内，产品质量会有保证，过低过高都浪费能源； 2.在线安全的检测可以起到保护人以及设备安全； 3.降低能耗，节约能源。
在热处理行业中的应用
红外温度传感器可以广泛的应用于钢铁生产过程中，对生产过程的温度进行监控，对于提高生产率和产品质量至重要。红外温度传感器可精确地监视每个阶段，使钢材在整个加工过程中保持正确的冶金性能。红外温度传感器可以帮助钢铁生产过程中提高产品质量和生产率、降低能耗、增强人员安全、减少停机时间等。
红外温度传感器在钢铁加工和制造过程中主 要应用在连铸、热风炉、热轧、冷轧、棒材和线材轧制等过程中。
红外温度传感器传感头有数字和模拟输出两种，发射率可调。—这对于发射率变化金属材料尤其重要。要生产出优质的产品和提高生产率，在炼钢的全过程中，精确测温是关键。连铸将钢水变为扁坯、板坯或方坯时，有可能出现减产或停机，需精确的实时温度监测，配以水嘴和流量的调节，以提供合适的冷却，从而确保钢坯所要求的冶金性能，最终获得优质产品、提高生产率和延长设备寿命。所选传感头的型号由生产过程和传感头安放位置决定。如安装在恶劣的环境中，视线受到灰尘、水雾或蒸汽的阻挡，光纤双色传感头和一体化 比色测温探头是最佳选择。如需要铸坯边缘到边缘的温度分布图，可使用行扫描式红外测温仪。热轧的类型以及轧制过程中轧机的数量和类型随所加工的产品的类型而变化。为了消除控制冷却区内蒸汽和灰尘对测温的影响，使用比色测温仪即使在目标的能量被阻挡95%的情况下仍可准确测温。在热轧过程中，通常冷却的钢板由卷取机卷成钢卷，以便运输至冷轧或其它设备处。为保持层流冷却区合理冷却，在卷取机处需要准确测温。该点的温度是至关重要的，因为其决定成卷前的钢材是否被合理的冷却。否则不合理的冷却可能改变钢材的冶金性能以致造成废品。由于该点温度较低且钢材以 75～100 英尺/秒的速度在运行，因此就需要一种具有快速响应时间的低温系列的红外测温仪。有些轧钢厂成卷方法是在粗轧之后热钢成卷，运到工厂的 其它地方。然后热轧开卷，并送入精轧，经冷却，然后在卷取机上重新成卷。在热轧开卷之处，准确测量及监视温度非常重要，因为操作人员依此正确设置精轧 机轧辊的参数。经常在完成精轧冷却之后进行成卷，钢卷被运至本厂另一个厂区冷轧或运至其它工厂。冷轧使钢材成为更薄而更平整的产品，这时钢材是在大约94℃轧制或在环境温度下完成的。在各精轧机之间安装的测温仪使操作员根据检测的温度变化来对轧机进行调整。
在有些生产过程中，如高速轧制和振动的细棒或线材产品的温度测量是很困难的，高性能红外双色测温仪就可以解决这个问题。当目标偏离视场或局部受阻挡（灰尘、蒸汽、障碍物等）的情况下，双测温仪仍能精确测温。热风炉为高炉提供高温稳定的热风，为了安全操作，需监测热风炉拱顶温度。目前，我国热风炉拱顶温度测量大多采用热电偶。由于热电偶的使用环境（高温，高压）和结构的 限制，在温度波动大、振动及安装方式等诸多因素的影响下，造成热电偶寿命短、测量准确度不稳定、维护麻烦等缺点。一种专用于热风炉拱顶温度测量的红外测温保护装置可以取代热电偶测温方法以避免由此方法所带来的诸多缺点，用户使用结果证明该装置运行稳定、可靠、效果良好。
在电力方面的作用
1.连接器-电连接部位会逐渐放松连接器，由于反复的加热(膨胀)和冷却(收缩)产生热量、或者表面脏物、炭沉积和腐蚀。非接触式红外测温探头HE-155K可以迅速确定表明有严重问题的温升。
2.电动机-为了保持电动机的寿命期，检查供电连接线和电路断路器(或者保险丝)温度是否一致。3.电动机轴承-检查发热点，在出现的问题导致设备故障之前定期维修或者更换。4.电动机线圈绝缘层-通过测量电动机线圈绝缘层的温度，延长它的寿命。
5.各相之间的测量-检查感应电动机、大型计算机和其它设备的电线和连接器各相之间的温度是否相同。6.变压器-空冷器件的绕组可直接用非接触式红外测温探头HE-155K测量以查验过高的温度，任何热点都表明变压器绕组的损坏。
7.不间断电源-确定UPS输出滤波器上连接线的发热点。一个温度低的点表明可能直流滤波线路是开路。8.备用电池-检查低压电池以确保连接正确。与电池接头接触不良可能会加热到足以烧毁电池芯棒。9.镇流器-在镇流器开始冒烟之前检查出它的过热。
在生活中的具体应用
1.冰箱中的温度传感器。当冰箱内的温度高于设定值时，制冷系统自动启动；而当温度低于设定值时，制冷系统又会自动停止 冰箱温度的控制是通过温度传感器实现的。2..汽车中的温度传感器。车用传感器是汽车电子设备的重要组成部分，担负着信息收集的任务。在汽车电喷发动机系统、自动空调系统中，温度是需测量和控制的重要参数之一。发动机热状态的测量、气体及液体温度的测量，都需要温度传感器来完成。因而车用温度传感器是必不可少的。由于发动机工作在高温(发动机表面温度可达150℃、排气歧管可达650℃)、振动(加速度30g)、冲击(加速度50g)、潮湿(100%RH，-40℃-120℃)以及蒸汽、盐雾、腐蚀和油泥污染的恶劣环境中，因此发动机控制系统用传感器耐恶劣环境的技术指标要比一般工业用传感器高1-2个数量级，其中最关键的是测量精度和可靠性。否则，由传感器带来的测量误差将最终导致发动机控制系统难以正常工作或产生故障。温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。已实用化的产品有非接触式红外温度传感器(通用型0℃～500℃，精度1%，响应时间500ms；高温型300℃～1600℃，精度0.5%，响应时间100ms)等。
3..家用电器中的温度传感器。温度传感器广泛应用于家用电器(微波炉、空调、油烟机、吹风机、烤面包机、电磁炉、炒锅、暖风机冰箱、冷柜、热水器、饮水机、洗碗机、消毒柜、洗衣机、烘干机以及中低温干燥箱、恒温箱等场合的温度测量与控制等)、医用/家用体温计，便携式非接触红外温度测温仪等等许多方面。
红外温度传感器的益处工业用红外温度传感器的益处
便捷！红外温度传感器可快速提供温度测量，红外温度传感器为一体化集成式红外测温仪，传感器、光学系统与电子线路共同集成在金属壳体内。另外由于红外测温仪坚实、轻巧，时代瑞资HE-155k易于安装，金属壳体上的标准螺纹可与安装部位快速连接；同时HE-155k还有各型选件（例如吹扫保护套、90°可调安装支架、数字显示表等）以满足各种工况场合要求。
精确!红外温度传感器的另一个先进之处是精确，通常精度都是1度以内。这种性能在你做预防性维护时特别重要，如监视恶劣生产条件和将导致设备损坏或停机的特别事件时。因为大多数的设备和工厂运转365天，停机等同于减少收入，要防止这样的损失，通过扫描所有现场电子设备-断路器、变压器、保险丝、开关、总线和配电盘以查找热点。用红外测温仪，你甚至可快速探测操作温度的微小变化，在其萌芽之时就可将问题解决，减少因设备故障造成的开支和维修的范围。
安全!安全是使用红外温度传感器最重要的益处。不同于接触测温仪，非接触测温是红外测温仪的最大的优点，使用户可以方便的测量难以接近或移动的目标,你可以在仪器允许的范围内读取目标温度。非接触温度测量还可在不安全的或接触测温较困难的区域进行，像蒸汽阀门或加热炉附近，他们不需接触测温时一不留神就烧伤手指的风险。高于头顶25英尺的供/回风口温度的精确测量就象在手边测量一样容易。HE-155k红外测温仪有激光瞄准，便于识别目标区域。有了它你的工作变的轻松多了。
出红外线。红外温度传感器通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态图像成像和测温并进行分析判断。
第五篇：无线传感器在数字化油田的应用
无线传感器在数字化油田的应用
前言
井口数字化建设是油田地面工程数字化建设最底层、范围最广、最关键的现场部分，主要完成对现场井口、站点的数据采集和控制。包括：抽油机油井、螺杆泵油井、电潜泵油井、注水井等。在数字化油田井口建设中，使用无线传感器可以减少建设周期、维护方便，适合于规模施工，全面建设数字化油田。下面以中石油青海油田为例，介绍无线传感器在油田中的应用。
1.背景介绍
中石油青海油田公司是集油气勘探、开发、研究、生产、销售为一体的大型石油公司。作业区域在素有“聚宝盆”之称的柴达木盆地。石油资源量达21.5多亿吨，天然气资源量近25000亿立方米，目前油气勘探程度较低，具有广阔的发展前景。
自2000年以以来，青海油田在部分区块已经建立了井网自动化系统，典型系统如尕斯区块、跃进区块、七个泉区块，覆盖约500多口油井。但是原有系统的覆盖面小，对于整个油田而言，仍有一半以上的井口、站点尚未实现自动化监控；另一方面，随着电子技术、通信技术的发展，在已有系统中，早期建成的部分系统采用的产品和技术已经逐渐失去了先进性，在使用维护过程中暴露出的一些问题。
2011年青海油田的数字化油田项目，完成对现场的抽油机油井、螺杆泵油井、电潜泵油井、注水井的数字化建设。最终要在2011年底建立起覆盖整个油田的、技术先进、质量可靠、便于使用维护的基于物联网的油田数据采集和监控（SCADA）系统，实现数字化油田的建设目标。
在实时监控方面，实现对油井的远程示功图、电流图、功率图采集，三相电参数采集和中控室远程启停控制；在生产管理方面，通过抽油机示功图对油井工况进行诊断分析，通过电量数据掌握油井耗电情况和采取节能措施，通过功图计产分析制定油井管理措施；在生产信息方面，在钻采院室设置数据库服务器和WEB发布服务器，实现油田生产信息在油田范围内的信息共享。
1.1数字化油田项目
既包括新建区块（对原来没有实现自动化的区块进行自动化建设），也包括老区块改造（对已有自动化的区进行改造和完善）。其中新建区块的抽油机井约1000口、螺杆泵井约100口、电潜泵井约20口，此外还包括600多口注水井；老区块改造的油水井总数约数百口。这些油水井隶属于3个采油厂12个区块。
各种井口要实现的功能如下：
2.数字化油田的总体结构设计和产品选型
井口数字化建设主要由井口控制终端(RTU)、现场检测设备、通讯链路组成的一套（SCADA）数据采集控制系统。如何选用功能完备的RTU和检测仪表、如何选用可靠的通讯方式进行井口数据通讯以及如何使数据稳定准确及时的传输到中控室，都决定了系统的稳定性、实用性和可靠性。
在2011年的新系统建设和老区块改造项目中，尽管各种油水井的功能同以前建设的已有系统类似，但是在井站系统的通信系统设计和产品、技术选型方面，却发生了本质的变化。
在产品选型方面，选用北京安控科技股份有限公司最新生产的高性能一体化无线RTU产品和无线传感器，安控产品既保留了其传统的高性能、高可靠性等特点，同时又全面支持最新的ZigBee无线技术。对于该油田已有系统的老RTU，也采用北京安控公司的ZigBee无线通信模块进行改造，扩充出无线通信接口。
在井站系统通信设计方面，井口仪表与井口RTU之间采用先进的ZigBee无线技术，具备大容量、低功耗、高可靠性、高安全性的优点，代表了短距离无线通信技术的发展趋势，并由此带来施工简化、调试维护简单、建设周期短等优点。井口RTU与上级监控中心之间的数据通信，则采用了CDMA通信网络。
2.1井站自动化系统的总体结构
在高标准、高性能、高稳定性的原则指导下，青海油田数字化油田系统结构如下图所示，包括数据采集部分、网络通讯部分和采集驱动WEB发布三大部分
●每个井口通过无线传感器采集所需数据；
●充分利用ZigBee网络特点，一个平台井口的所有无线仪表接入到同一个无线RTU，组成Mesh网络，提高通讯可靠性；每个RTU可以带64块仪表；
●所有无线仪表和无线RTU支持手操器调试，方便现场维护；
●无线RTU采集到的无线传感器数据，通过CDMA 1X网络上传到监控中心，并在本地存储历史数据，支持数据补传功能；
●监控中心搭建油气水井数字化生产信息平台，通过WEB方式发布井口实时数据；
2.2产品选型
在油田井口数字化建设中，相关产品选用了北京安控科技股份有限公司的采集和控制设备。这些设备均支持ZigBee技术。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。ZigBee技术是基于IEEE802.15.4物理层、MAC层和数据连接层上制定出的标准，具有高可靠、高性价比、低功耗的网络应用规格。
北京安控科技股份有限公司（简称“安控科技”），是专业从事工业级RTU产品研发、生产、销售和系统集成业务的高新技术企业，是行业领先的工业级RTU产品供应商和系统集成服务商，拥有完善的远程控制终端（RTU）产品链，拥有完善的油气田自动化和环保在线监测专用产品。
2.2.1无线电量模块
抽油机井、电潜泵井的数据采集设备，选用的是安控科技的SZ308无线电量模块，可实现三相电压、三相电流、有功功率、功率因数、有功电能等电参数采集，实现抽油机启停状态采集，实现抽油机的启停控制，与SZ902N配合实现抽油机井电流图、功率图的采集。模块具备6路AI、4路DI、4路DO通道。在通信接口方面，具备1个RS232接口、1个RS485接口，内置了高性能的ZigBee通信芯片，并配套提供2.4G高增益天线。
SZ308无线电量模块采用先进的32位处理器，不仅能完成电参数的采集，还能实现数据处理、通讯联网等功能；强大的通讯组网能力和卓越的环境指标特性，能够适应各种恶劣工况环境。通过无线通讯协议与井口RTU进行数据通讯。
2.2.2无线功图传感器
抽油机井示功图采集选用安控科技的SZ902N无线功图传感器，可自动测量抽油机井地面示功图（冲程、冲次等），实现对有杆泵示功图的采集。示功图数据以ZigBee无线通信方式，传输到井口无线RTU中。
SZ902N无线功图传感器，设备简单，只有一个与传统载荷传感器相似的终端组成；安装方便，与传统的载荷传感器安装方法相同，但是免去了有线仪表电缆敷设的施工量，安装简化快捷；运行稳定，使用电池供电，可消除外界电网干扰；安全防盗，示功仪与卡锁一起上下运动，不易被人为破坏；技术先进，可设置多个频点，避免同频干扰；方法新颖，利用加速度传感器获取位移量；绿色产品，利用太阳能充电安全环保。通过无线通讯协议与井口RTU进行数据通讯。
2.2.3无线数字压力表
井口油压、套压采集选用安控科技的SZ903D无线数字压力表，实时监测油压、油套的压力和注水井注水压力。SZ903D无线数字压力表，就地显示配置液晶显示器；采用防H2S腐蚀设计；适用于各种恶劣的使用环境；具有功能强、可靠性高、应用灵活、操作方便等特点。通过无线通讯协议与井口RTU进行数据通讯。
2.2.4无线扭矩传感器
螺杆泵井口扭矩、负荷、转速采集选用安控科技的SZ904无线扭矩传感器，实时监测螺杆泵井口扭矩、负荷、转速。SZ904无线扭矩传感器，采用防H2S腐蚀设计；适用于各种恶劣的使用环境；具有功能强、可靠性高、应用灵活、操作方便等特点。通过无线通讯协议与井口RTU进行数据通讯。
2.2.5无线数字温度表
井口温度采集选用安控科技的SZ905D无线数字温度表，实时监测井口油温和注水井注水温度。SZ905D无线数字温度表，就地显示配置液晶显示器；采用防H2S腐蚀设计；适用于各种恶劣的使用环境；具有功能强、可靠性高、应用灵活、操作方便等特点。通过无线通讯协议与井口RTU进行数据通讯。
2.2.6无线RTU
井口无线RTU选用安控科技的SZ932无线网关产品。该设备具有1个ZigBee无线接口、1个RS485接口、1个RS232接口、1个TCP/IP网络接口，因此可以广泛用于以下场合：
（1）接收SZ90X无线仪表的数据；
（2）实现有线通信和无线通信之间的转换；
（3）实现第三方产品的协议转换；
（4）作为网关设备，将有线RS232/RS485或者无线通信转换为网络数据传输；
在油田井口数字化建设中，SZ932无线RTU可以通过ZigBee接口接收井口无线仪表的数据，并通过ZigBee或其他通信方式将井口数据上传到监控室。主要支持的通信方式为
1)GPRS/CDMA DTU通信
2)无线网关通信
3)SCDMA大灵通通信
4)数传电台通信
5)有线RS485通信
2.3网络通信设计
从系统结构图可以看出，通信设计采取了ZigBee+CDMA 1X方式，达到实时数据采集、传输、远程控制等效果，并将相应数据传输至后台网络，实现后台信息共享，信息管理等应用。
2.3.1 ZigBee无线应用部分
每个丛式井场，一般有3、4口井相对比较集中,采用短距离无线技术可以节省成本同时也降低了施工强度。无线技术采用的是ZigBee的无线网络协议，ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)915MHZ(美国流行)3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-250m的范围内，但可以继续增加。
2.3.2 CDMA应用部分
井站是分散的，且与作业区监控中心的距离相对较远。井口采集数据要统一传送到中控室，采取了抗干扰能力强、传输距离远的CDMA作为媒介，以保证数据传输的实时性、可靠性和稳定性。
3．系统实现的功能
数据采集包括井口数据采集、作业区监控中心。
3.1井口数据采集部分
1)功图法量油
在井场，井场配套无线功图传感器SZ902N，实现油井功图全天候采集。在作业区监控中心则安装专门的示功图量油诊断软件，及时掌握油井产量情况和分析故障原因。
2）电流图、功率图采集
无线电量模块与无线功图传感器配合，实现油井电流图、功率图全天候采集。在作业区监控中心则安装专门的分析诊断软件，及时掌握油井电机运行情况和分析故障原因。
3）电参采集、油井压力、温度采集
在抽油机控制箱配套无线电量模块SZ308，监测抽油机上下行过程中三相电流和三相电压的变化情况；监视抽油机运行状态，对电机缺相、过载、空转等故障实现自动报警，并能根据控制中心命令实现启停控制。
在油井上安装无线数字压力表SZ903D，实时监测油压和套压的变化。
在油井上安装无线数字温度表SZ905D，实时监测井口出油温度的变化。
3）螺杆泵井
在螺杆泵井井口安装无线扭矩传感器，实时采集光杆的扭矩、负荷、转速。在作业区监控中心则安装专门的螺杆泵量油诊断软件，及时掌握螺杆泵井产品情况。
无线RTU SZ932提供了标准的RS485接口，能够与螺杆泵控制变频进行通讯。采集变频实时数据，了解三相电压、三相电流、电功率、功率因数和电能等参数，并据此制定节能降耗措施。
4）电潜泵井
在电潜泵井控制箱内配套无线电量模块SZ308，通过电流互感器对电泵井的三相电流进行实时监控。
5）注水井
在注水井安装无线数字压力表SZ903D，实时监测注水井压力的变化。
3.3监控中心部分
建立油气水井数字化生产信息平台，通过WEB方式实现流程监控、功图分析、生产曲线、报表生成、操作日志和报警等功能。有着信息完整、提高工作效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势。提高了油田油井系统运行可靠性、安全性与经济效益，减轻了调度员的负担，实现了油田调度自动化与现代化，在提高调度人员的工作效率和操作水平方面有着不可替代的作用。
4．无线传感器在油气田数字化建设中的优点、效益分析
与传统的产品选型和系统设计相比，无线传感器在油气田数字化建设和使用中均显示出了独特的优点：
4.1施工简便、低成本，节省材料和人工
油田传统的井站自动化系统的建设方式，以某油田原有的老区块为例，采用的是模拟仪表和有线通信传输。模拟仪表传输和有线通信方式，在施工安装过程中不可避免地需要敷设信号电缆、通信电缆（如RS485电缆），涉及到在井场挖沟和安装电缆护管等。人工费用和材料费用造成施工成本高。
而在无线传感器应用的系统中，这一部分的施工费用不存在了，信号传输和通信传输均简化为无线通信的调试，施工成本被降到了最低。
4.2施工快捷，建设周期短，便于后期维护
由于新系统的建设省略了在井场动土挖沟、动火电焊等施工，因此施工速度提高了数倍。
以安控科技生产的无线功图传感器的安装为例，传统的信号电缆敷设和传感器安装需要至少半小时以上，而该传感器减少了安装抽油机光杆卡子和电缆敷设的时间，因此正常的安装时间缩短到了10分钟以内。
井场内自动化设备的安装施工中，都需要对油井停机停电，而停机就意味着油井减产。因此从这个意义而言，施工速度的提高就等于是生产效益的提高。
在系统的后期维护方面，某油田老区块原有的信号和通信电缆，在修井作业中经常被重型车辆轧断和遭到人为破坏。而无线传感器则免除了这一问题。
4.3适合于规模施工，全面建设数字化油田
随着电子技术、计算机技术的进步，特别是国产设备的推陈出新，油田专用的RTU、PLC产品的采购成本已经逐渐降低；而无线技术的应用，则带来了施工费用的大大降低。
仅仅在数年以前，油田数字化建设的投资还只能针对重点区块、建设重点工程。而目前最新的技术和产品，则为全面建设数字化油田创造了条件。
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