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创新的物联网传感器应用为未来铺平道路

创新的物联网传感器应用为未来铺平道路

传感器在解决关键业务挑战方面发挥着关键作用。

如果人们知道,灭虫者使用温度传感器来消灭臭虫,就会引发问题,因为人们想了解更多。当提到垃圾填埋场、昆虫学实验室和香蕉催熟管理者使用传感器数据来自动化和优化其操作时,可能也会得到相同的反应。

当谈论传感器及其发挥作用的整个应用领域时,情况就是如此,从分析COVID-19疫苗储存温度到监测外来养鱼场的水温。这些有时听起来很奇怪的传感器应用的成功很大程度上要归功于那些使物联网(IoT)成为现实的人们。

不要错过快速发展的物联网传感器应用

从工程师到业务管理人员再到生产线工人,每个人都可以将其创新传感器应用想法转化为强大的物联网解决方案。许多物联网技术很容易被忽视,因为它们开发迅速,进入市场,并且通常在幕后工作。

传感器有助于产生行业变革性创新并简化关键业务活动,所有这些都具有良好的投资回报率。传感器几乎可以测量所有数据——温度、湿度、振动、压力、空气质量、用电量、运动、水等等。也可以看到物联网传感器在工作中预测机器维护、优化现场服务、提高公用事业效率、进行精确灌溉、保持疫苗的可行性、自动化工厂生产等等。

大多数物联网传感器应用或用例都是从一个简单的问题开始的:“如何使用物联网来解决这个问题?”或者,更有创意地问:“怎样才能与这个东西进行对话?”然后,就开始为数据驱动的解决方案设计最佳的物联网传感器。这就是传感器可以做的事情——让事情变得有意义,比如说话。传感器提供可操作的数据,帮助解决任何行业的一系列问题。

传感器让物联网提供服务

传感器是物联网方程式中必不可少的变量,但经常被忽视。为了让物联网发挥作用,需要了解一些东西。

如,需要从传感器到网关到云的连接的倍增效应来进行数据分析。但正是传感、测量和监控使行业应用变得智能和创新。传感器让物联网为商业注入活力。

在日常对话中使用物联网这个术语之前,我们讨论过嵌入式系统或机器对机器(M2M)通信,并将它们应用于许多行业。现在是工业4.0时代,我们看到令人惊叹的自动化利用不断发展的物联网进步来进行快速数据处理和分析。

这一充满希望的革命为企业提供了许多新的物联网传感器应用,这些企业准备从无处不在的物联网和工业物联网(IIoT)中获得综合效益。工业4.0和工业物联网应用的日益普及以及对自动化和机器人技术的需求不断增长,推动了传感器市场的指数级增长。

但并不是所有的传感器都适用

产生最重大影响的传感器构建在敏捷平台上,并且在多种环境中有效,如企业、商业和工业。当拥有一个通用的传感器平台时,就拥有全球互操作性。借助远程多频无线电和灵活的微控制器,可以为几乎任何行业应用快速部署传感器。

随着数字控制系统的进步和整体熟练程度的提高,用户要求在传感器可靠性、覆盖范围、响应时间、功率、生存能力、集成简易性和通信能力方面取得进步。最终,理想传感器的主要特征是:

  • 易于安装和使用
  • 低功耗
  • 通用的形式和功能
  • 经济

传感器必须易于在各种环境和情况下安装和使用。理想的传感器设置需要大约15分钟,如下所示:

  • 将其连接到或靠近想要控制或监控的对象。
  • 将其连接至电源并打开。
  • 使用智能手机或计算机快速配置它。

只有在必须通信时才运行的传感器需要最少的功率。这就是传感器如何实现10年以上电池寿命的原因。延长电池寿命的其他方法是使用最新的电池技术或环境能量收集技术,例如太阳能和压电技术,甚至是两者的组合。

远距离无线范围和跳频扩频(FHSS)可以显着增强传感器的可靠性。其将具有更强的抗物理障碍物、外部无线射频系统和电磁干扰(EMI)的能力。

传感器的物理稳健性至关重要。其是否足够灵活,可以放置在多种环境中,处理许多不同的工业应用,管理各种的复杂情况,并且仍然收集、存储和发送所需的关键数据?此外,一个强大的传感器可以提供最经济且最好的保险——预防。传感器可以帮助防止设备和产品损坏或资产停机等问题。其可检测系统或机器何时开始出现故障,并且解决该问题的成本仍然很低。

通过消除风险来保证传感器数据的安全

传感器是不可破解的吗?传感器系统包括使用Diffie-Hellman密钥交换算法和128位高级加密标准(AES-128)密码块链(CBC)对称密钥加密的加密功能,可以保护传输的数据免遭破坏。为了保护连接到传感器网络的Web服务器和浏览器,可以使用传输层安全(TLS)加密。

在这些数据加密标准之上,传感器还需要一个额外的安全层。为了获得完整的安全性,可以添加一个身份验证层,以便在数据生成期间以及使用256位安全散列算法3(SHA-3)的过程中提供更多保护。

256位SHA-3身份验证可以使用唯一的全局密钥或指纹来保护传感器数据。这种数据身份验证包括在软件层或应用层对源生成的数据进行验证。因此,当传感器发送数据时,其同伴是自动生成的身份验证令牌。当软件接收到数据时,令牌将通过带有自定义传感器密钥的加密哈希函数进行分析。这样,所有通信点的安全性都得到保障,如传感器、网关、网络、网络控制器和云。

最终,这些加密和身份验证层结合起来创建了一个强大的传感器安全平台。如果传感器全部锁定在像这样的端到端物联网数据安全平台中,那就更好了。

传感器的蓬勃发展有利于数据驱动决策

随着传感器的不断增长变成数十亿个连接设备,企业很容易被数十亿甚至更多的数据点淹没。无论传感器是仅在参数变化时周期性地传输数据,还是在数据中心、云端或网络边缘实时传输数据,都需要一个通用的软件平台来理解潜在的前所未有的数据量。

传感器的主要好处不仅在于其数据收集能力,还在于其敏捷数据分析的激活。将传感器管理、数据聚合和存储以及警报组合到一个基于云或本地的平台中,并提供用于分析软件集成的可定制API,这可能是快速做出数据驱动决策的关键。

预测未来:传感器前景光明

工程师现今设想的传感器将不断发展,以帮助为未来的应用创造新的和改进的想法。正如我们所看到的,曾经的未来技术,如人工智能(AI)和虚拟现实、增强现实和混合现实等,正在成为我们工作和个人生活许多方面的主流。

传感器在这些进步的应用中发挥着关键作用。在不久的将来,传感器将帮助满足5G、人工智能、计算机视觉、传感器融合和多接入边缘计算推动的超快速数据处理和分析。很容易预测,由于这些创新和从智慧城市到智能工厂再到智能汽车等一切事物的发展,传感器将不断发展,用于迄今尚未想到的应用。

  • 灵活的即插即用传感器将设定新的形式和功能标准,甚至超越仅测量土壤湿度和温度等两个参数的组合传感器。
  • 随着我们继续使用一种通用的传感器系统来感知多种条件,以实现多种远程监控解决方案,创新将会随之而来。
  • 由传感器和人工智能驱动的工业控制自动化将继续创造创新机会来推进制造过程。
  • 卫星通信和GPS的进步将结合起来,改善传感器监控超偏远地区资产的方式。
  • 传感器能源将随着电池的进步和自供电或能量收集选项而得到改善。
  • 随着传感器继续更全面地集成到无线网络中并取代硬件配置,我们将看到成本和功耗的降低。

我们可以依靠传感器来不断改变这个工业4.0时代及以后。

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