背景：

国家标准(GB/T 7665-2005)把传感器定义为:能感受规定的被测量(包括物理,量、化学量、生物量等)并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置,通常由敏感元件和转换元件组成。

分类方式：

1、按照被测量分类

2、按照工作原理分类

3、按照信号变换特征分类

4、按照能量关系分类

能量转换型（有源）

能量控制型（无源）

5、按照输出信号形式分类

智能传感器(smart sensor)指具有信息检测、信息处理、信息记忆、逻辑思维和判断功能的传感器。充分利用集成技术和微处理器技术,集感知、信息处理、通信于一体,能提供以数字量方式传播的具有一定知识级别的信息。

传统传感器：仅提供表征待测物理量的模拟电压信号

智能传感器最主要的特征是输出数字信号, 便于后续计算处理。

传感器的发展

传统传感器（聋哑）-智能传感器-智能网络传感器（节点）-智能传感器网络

智能传感器

概述：在普通传感器中嵌入微处理芯片，可将模拟信号转化为数字信号。并能通过标准接口与外界进行数据交换。

智能传感器功能特点

1、自校准、自标定、自动补偿

2、自动数据采集、逻辑判断、数据处理

3、自调整、自适应

4、一定程度的存储、识别和信息处理功能

5、双向通信、标准数字化输出或符号输出

6、算法判断、决策处理的功能。

智能传感器+网络技术=智能网络传感器

智能网络传感器

遵从某种网络通信协议，在测试现场将测得数据发送到网络上。

智能网络传感器关键技术是网络接口技术，传感器必须符合某种网络协议，使现场测控数据能够直接进入网络。不同网络标准对应不同网络接口单元类型，网络选择有传感器总线、现场总线、企业内部以太网、因特网。

按照传感器传输信息的媒介途径可以分为有线和无线：

有线智能网络传感器

有线智能网络传感器主要有基于现场总线和基于以太网协议的两大类智能网络传感器：

以太网是一种计算机局域网技术。IEEE组织的IEEE 802.3标准制定了以太网的技术标准，它规定了包括物理层的连线、电子信号和介质访问层协议的内容。以太网是应用最普遍的局域网技术，取代了其他局域网技术如令牌环、FDDI和ARCNET。

工业以太网技术源自于以太网技术，但是其本身和普通的 以太网技术又存在着很大的差异和区别。工业以太网技术本身进行了适应性方面的调整，同时结合工业生产安全性和稳定性方面的需求，增加了相应的控制应用功能，提出了符合特定工业应用场所需求的相应的解决方案。工业以太网技术在实际应用中，能够满足工业生产高效性、稳定性、实时性、经济性、智能性、扩展性等多方面的需求，可以真正延伸到实际企业生产过程中现场设备的控制层面，并结合其技术应用的特点，给予实际企业工业生产过程的全方位控制和管理，是一种非常重要的技术手段。

现场总线（Field bus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线具有简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计算机厂商的高度重视。

它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。

不同的机构和不同的人可能对现场总线有着不同的定义，不过通常情况下，大家公认在以下六个方面：

通信网络：用于过程自动化和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络。

设备互联：依据实际需要使用不同的传输介质把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。

互操作性：用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路，从而可以自由地集成FCS。

（现场总线控制系统(FCS)的概念已经经历了20几年的发展。它是在DCS/PLC基础上发展起来的新技术。现场总线是"从控制室连接到现场设备的双向串行数字通信总线"，现场总线的"现场"更多的是指现场设备，而不是指位置。FCS主要特点是采用总线标准，一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。 开放的现场总线控制系统具有高度的互操作性。FCS既是一个开放的通信网络，又是一个全分布式的控制系统）

分散功能块：FCS 废弃了DCS 的输入/输出单元和控制站, 把DCS 控制站的功能块分散地分配给现场仪表, 从而构成虚拟控制站，彻底地实现了分散控制。

（DCS分散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。集散控制系统简称DCS，也可直译为分散控制系统或分布式计算机控制系统。

它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。）

通信线供电：通信线供电方式允许现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表, 与其配套的还有安全栅。

开放式互联网：现场总线为开放式互联网络，既可以与同层网络互联，也可与不同层网络互联，还可以实现网络数据库的共享。

从以上内容我们可以看到，现场总线体现了分布、开放、互联、高可靠性的特点，而这些正是DCS系统的缺点。DCS通常是一对一单独传送信号，其所采用的模拟信号精度低，易受干扰，位于操作室的操作员对模拟仪表往往难以调整参数和预测故障，处于失控状态，很多的仪表厂商自定标准，互换性差，仪表的功能也较单一，难以满足现代的要求，而且几乎所有的控制功能都位于控制站中。FCS则采取一对多双向传输信号，采用的数字信号精度高、可靠性强，设备也始终处于操作员的远程监控和可控状态，用户可以自由按需选择不同品牌种类的设备互联，智能仪表具有通信、控制和运算等丰富的功能，而且控制功能分散到各个智能仪表中去。由此我们可以看到FCS相对于DCS的巨大进步。

也正是由于FCS的以上特点使得其在设计、安装、投运到正常生产都具有很大的优越性：首先由于分散在前端的智能设备能执行较为复杂的任务，不再需要单独的控制器、计算单元等，节省了硬件投资和使用面积；FCS的接线较为简单，而且一条传输线可以挂接多个设备，大大节约了安装费用；由于现场控制设备往往具有自诊断功能，并能将故障信息发送至控制室，减轻了维护工作；同时，由于用户拥有高度的系统集成自主权，可以通过比较灵活选择合适的厂家产品；整体系统的可靠性和准确性也大为提高。这一切都帮助用户实现了减低安装、使用、维护的成本，最终达到增加利润的目的 [3] 。

无线智能网络传感器=无线传感器网络节点

构成：

1、微处理器与存储模块

2、电源模块

3、传感器模块

4、无线通信模块

5、执行器模块

智能传感器未来

1、传感器走集成化：

传感器集成化有几个优势:一是实现产品功能更加强大,满足多样化需求;二是成本优势,1个集成传感器比2个单独的传感器更加具有成本优势。三是降低尺寸,可以满足更多可穿戴式智能产品的发展需求。

2、无线能量采集：

传统传感器存在诸多制约因素,最为突出的是供电方式。传统传感器主要通过电池或电力线供电,这种供电方式除了存在布设成本外,还会有定期维护和更换成本。此外,可穿戴产品的大小也对传感器的尺寸提出更高要求。0对此,无线能量采集成为传感器下一个发展方向。无线能量收集技术,是指把环境中的能量比如光、动能、热能等转换成电能来给系统供电的技术,实现传感器的自供电,这样传感器可以被安置在任何地方,也减少更换和维护的成本。目前,已有国外企业推出相应的解决方案,并表示传感器能够持续工作达10年以上。

3、算法和方案

随着细分应用需求的增多,传感器之上的软件算法和方案重要性越来越凸显。0在算法上,比如生物传感器在医疗健康产业上的应用。在心电算法上,除了心率、心脏负荷率、压力、睡眠指数等,还包括通过FDA认证的医疗应用。

4、新型敏感材料、探索新颖感知方法、敏感元件的阵列化与复合化将成为智能传感器感知技术未来发展的主要方向。

5、网络化

以智能传感器为节点构成的智能传感网络是重要发展方向, 在多功能、高精度的复杂分布式测控系统中将显示出其强大的生命力并起着非常重要的基础作用。智能传感器的通信技术将会随着总线技术、网络技术、通信技术的发展而不断丰富、发展。随着微机械加工技术、微电子加工技术的发展, 市场将推动智能传感器向着集成化、微型化方向快速发展。

智能传感器技术综述

主要完成信号感知与调理、信号处理和通信三大功能。

1 信号感知与调理技术：智能传感器一般通过信号感知模块中的敏感元件将待测量最终转换成模拟电压信号。

2 信息处理技术：

智能传感器的信号处理主要完成感知、认知这2个方面的功能。

感知就是通过对来自于调理电路信号的分析, 获得待测物理量或待测参数、性能的大小, 本文称之为粗信号处理。

认知指智能传感器通过信号处理, 获取关于其自身状态、测试状态等方面的知识, 本文称之为细信号处理。

细信号处理通常包括自诊断、自校正、自补偿。

3 通信技术

实现智能传感器目前主要有3种方式。一种方式是将信号感知与调理模块、信号处理模块、通信模块等通过导线等方式组合在一起即可, 这种实现方式适合于智能化如化工厂等用户原有传统传感器的场合。

另一种方式乃利用微机械加工、微电子加工等技术将这些模块集成在一片芯片上, 实现了智能传感器的微型化。这是商品化智能传感器的最佳选择, 这种智能传感器使用方便、性能稳定、可靠。

还有一种方式乃将这些模块集成在两片或多片芯片上, 然后由这些芯片构成智能传感器, 这是目前商品化智能传感器的一种较好选择。

多传感器数据融合技术：

多传感器信息融合是指通过对多类同构或异构传感器数据进行自动分析和优化综合,从而获得比单一传感器更多的信息,形成比单信源更准确、更可靠、更完全的融合信息及结论。它突破单一传感器信息表达的局限性,避免单个传感器的信息盲区,提高了多源信息处理结果的质量,有利于对事物形成正确的判断和决策。传感器信息融合技术从多源信息的角度进行信息处理和综合,得到各种信息的内在联系和规律,从而剔除无用的和错误的信息,保留正确的和有用的成分,实现信息的优化,得到有利于决策的对被感知对象更加精确的描述。经过融合后的传感器信息具有信息冗余性、互补性、实时性和获取的低成本性等特征

特点：

1）提高系统的容错功能和可靠性

2）降低信号的不确定性和单个传感器测量精度的要求

3）拓展了时间覆盖范围，多个传感器协同，就像并联系统一样，互相之间支持

4）扩展了空间覆盖范围

5）改善了探测性能

6）提高了空间分辨率