傳感器為什么對物聯網如此重要？

人們借助于眼、耳、口、鼻等感覺器官來從外界獲取信息，但是在研究自然現象和生產活動中，單靠人們自身感官的功能就遠遠不夠了。物聯網傳感器正是在這種情況下應運而生，可以說，傳感器是人類五官的延長，又被稱之為“電五官”。

新技術革命的到來，使得世界正在從移動互聯網向萬物互聯的新時代過渡，彼時，不光人與人，人與物、物與物之間都能實現互聯，由此產生的海量數據將會徹底改變人們的生活，甚至重塑整個商業社會。而這其中，以傳感器為核心的傳感技術是數據采集的入口，是物聯網的神經末梢，是所有系統獲取數據信息的唯一方式和手段，也是實現大數據分析的基礎與核心。

從物聯網的四層架構來看，感知層位于通信層、平臺層和應用層的底部，也就是整個物聯網金字塔的奠基，如果沒法準確可靠的從物理實體中獲得數據，物聯網無異于空中樓閣。

目前，物聯網傳感器已經滲透到諸如工業生產、農業種植、商業服務等各個領域，從智慧城市到智能制造，從智慧醫療到智能家居，傳感器早已無處不在。

在傳統農業中，人們獲取農田信息的方式很有限，主要是通過人工測量，不但不夠及時、精確，還會消耗大量的人力。例如，人們從很早就注意到了二氧化碳濃度、溫濕度對食用菌等溫室作物生長的影響，但基本沿用老辦法，讓工作人員每天去每個大棚里用檢測儀檢測二氧化碳濃度，然后開啟風機，打開側窗、天窗。但是現在，通過使用無線傳感網絡可以有效快速獲取精確的作物環境和作物信息，如果能進一步將系統與天窗、風機等產生聯動，將大大節省人力，提高效率。此外，在監視農作物灌溉情況、土壤空氣變化、畜禽舍環境狀況以及大面積的地表檢測等方面，傳感技術正在發揮著越來越重要的作用。

在工業領域，工業傳感器技術已成為各工業企業在高新技術發展方面爭奪的一個制高點。據相關機構預測，到2020年工業傳感器市場規模將達308億。自動化生產過程中，傳感器更是必不可缺的基礎元器件，制造商要用各種傳感器來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，保障產品達到最好的質量。而且如果能進一步將傳感器技術和物聯網平臺技術結合，還可能在設備出現故障之前就提前發現問題，這即是所謂的“預測性維護”，由此，制造商可以從被動服務變成主動服務，并由此開拓以服務為中心的新商業模式。

在智能家居等商業領域，傳感器同樣發揮著巨大的作用。理想情況下，智能互聯的家居應該能夠想人們所想，感人們所感，不用人們手動操控就自己做出一些明智決策。比如，熱紅外傳感器可以檢測到人體的存在，當我們在看電視的時候，離開電視機三分鐘后，傳感器檢測不到人體了，電視機就自動進入休眠狀態，再過兩分鐘要還沒有人，就可以自動關機了。同理，傳感器也可以在智能空調中起到作用，它能判斷人在屋內的位置，并把空調的風向轉向相應的對象。家庭安防也離不開傳感器，在家里安裝一個超聲波傳感器后，一旦有人進來，整個超聲波波形發生改變，接受器就會及時發出警報。

“物聯天下、傳感先行”已經成為當今物聯網行業的普遍共識。隨著物聯網向各個垂直行業進一步深入拓展，傳感器行業將隨之被引爆。萬億級別的物聯網市場規模意味著傳感器市場的巨大前景，這對村田制作所這樣的公司來說，即是機遇，亦是挑戰。

物聯網時代對傳感器的發展要求

從19世紀60年代誕生至今，傳感器的歷史已經有150余年了，在移動互聯網時代，手機的普及促進了傳感器的極大發展，但也決定了很多類型的傳感器是專為手機而設計的。物聯網時代的“物”在對傳感和連接的需求上與手機有很大的差別，所以也對傳感技術提出了更多、更高的要求。總結來說，傳感器在朝著高精度、小型化、低功耗、智能化等方向進化。

1高精度、高質量

如果傳感器收集的數據信息出錯，那么相當于從源頭上出錯，后面一切數據的傳輸、分析、應用也就沒了意義，所以傳感器的精度和質量是保障物聯網愿景的一道重要基線。想象一下，如果一輛智能網聯汽車傳感器的精度和質量不達標，這就意味著在意外情況發生的那幾毫秒內系統無法做出正確決策，從而嚴重威脅駕駛員的安全。

而村田可靠的元器件和解決方案，則可以在車輛網時代為司機提供更加安心的駕駛體驗。全中國超過百分之七十的汽車都采用了村田的超聲波傳感器，這些超聲波傳感器主要用在測距，它可以精確的探測到目標與設備之間的距離，實時反饋信號，防止意外的發生。

2小型化

隨著以智能手機為中心的移動設備向多功能、高性能化發展，要求電路板內的部件數量更多、體積更小。因此，傳感器正在逐漸采用集成化技術，以實現高性能化和小型化。集成溫度傳感器、集成壓力傳感器等早已被廣泛使用，今后將有更多集成傳感器被開發出來。

博世曾經推出過一款緊湊型9軸運動傳感器BMX160，這款全新傳感器安裝于緊湊的2.5 x 3.0 x 0.95 mm3封裝中，是行業內最小型的9軸運動傳感器，適合廣泛的應用，如智能手機、智能腕表、健身跟蹤器、智能首飾，例如戒指、項鏈，以及增強/虛擬現實設備。

村田制作所也推出過一款AMR傳感器，能夠幫助客戶大大騰出有效空間。該傳感器是一種利用根據從特定方向來的磁場的強度所產生磁阻值變化制成的磁傳感器，主要應用于手機和筆記本電腦、檢測冰箱和門的開閉，以及檢測智能儀表的旋轉燈方面。目前，為了檢測立體空間的磁場必須組合復數（3~6個）磁傳感器，而村田制作所通過和日本電氣株式會社(NEC)的技術結合，成功的完成了360度全方位同感度磁場檢測傳感器的開發，在同樣情況下，只要一個就能起到組合磁傳感器相同的作用。

3低功耗

手機上的微博、微信、視頻、游戲，都是電量消耗的大戶，我們也早已習慣了每天充電、出遠門充電寶不離身的日子，但你能想象假如煙霧報警器、智能攝像頭等互聯設備也需要天天調換電池會是怎樣一種蹩腳的情景嗎？和手機不同，很多物聯網設備地處人們不常接觸的區域，所以對功耗有極致的要求，從而決定了傳感器的功耗也要很低，否則運營成本太高。

眾所周知，氣壓傳感器普遍具有易受環境溫度影響，導致氣壓數據漂移的問題。鑒于此，村田推出了一款高精度、低功耗、高溫度穩定性的氣壓傳感器；結合靜電容量型MEMS技術，大大改良了新型氣壓傳感器對溫度漂移的性能，使其幾乎完全可以不受到影響的情況下取得正確的數據；另一方面提升了新型傳感器的降低其噪聲水平（0.5Parms），充分實現其高精度數據檢測；同時又實現了“低功耗”，通過采用靜電容量型，可以為裝載設備的節能作出貢獻。

博世最新推出的BMA400則是一款專門用于可穿戴設備和物聯網的超低功耗加速度傳感器。它所需耗電量僅為現有加速度計的十分之一，并能提供穩定且高性能的服務。其大幅降低的功率需求顯著提高了電池使用壽命，尤其是對于那些使用鈕扣電池供電的設備。憑借其步進式計數器僅4μA的超低耗電量，和其智能電源管理功能（如內置活動識別），能前所未有延長可穿戴設備（如健身帶、智能服裝、腕表和活動追蹤器）所配電池的使用壽命。

4智能化

隨著互聯設備的激增，數據呈現爆炸式增長，中心化的云端已經“不堪重負”，更重要的是，對于智能制造或智慧交通等應用場景，云端分析的延遲會使數據價值呈現“斷崖式”下跌，于是，邊緣智能開始興起。

傳感器是很好的邊緣節點，用嵌入式技術將傳感器與微處理器集成為一體，使其成為具有環境感知、數據處理、智能控制與數據通信功能的智能數據終端設備，這就是所謂的智能傳感器。這種傳感器具有自學習、自診斷和自補償能力、復合感知能力以及靈活的通信能力。這樣，傳感器在感知物理世界的時候反饋給物聯網系統的數據就會更準確，更全面，達到精確感知的目的。

傳感器和無線通信技術的結合

傳感器采集到的數據之后該怎么辦？當然是要進一步將數據傳輸到平臺，進行分析和應用，這其中，通信網絡是數據傳輸的管道。除了傳感器，在無線通信領域村田也有很多產品，比如村田2.4GHz的通訊模塊早已在各行各業扮演著舉足輕重的角色，從手機內的Wi-Fi模塊，到汽車內使用的藍牙模塊，再到智能家居涉及到的ZigBee模塊，村田將傳感器和無線通信結合起來，為客戶提供場景化的整體解決方案。

但傳統的廣域無線網絡連接解決方案（2G GSM/3G WCDMA/4G LTE）對很多現有的物聯網用例來說都是“殺雞用了宰牛刀”，一個井蓋或一個水表并不需要每天發送大量的數據，它們需要的是適合于它們的物聯網連接，這就是低功耗廣域網（LPWAN）近年來如此蓬勃發展的主要原因。

LPWAN領域最重要的兩種技術莫過于基于授權頻譜的NB-IoT和基于非授權頻譜的LoRa，這些技術具有低功耗、廣覆蓋、大連接、低帶寬、低成本的典型特點，特別適合包括抄表、停車在內的物聯網典型應用場景。

村田對LPWAN市場的高速增長十分重視，并在該領域搶得先機。

例如在我國中西部地區，畜牧業發達，但由于地廣人稀，很難對牛羊等畜牧資產進行有效的管理。傳統的方法是依靠人力進行牛羊管理，其弊端十分明顯：需要非常有經驗的人才可以進行畜牧管理，另外牛羊等畜牧資產的丟失也是目前十分棘手的問題，LoRa技術的出現則可以大大改善目前的情況。當用戶使用了裝載有村田LoRa模塊的定位器之后，就可以進行遠距離的畜牧管理，不用擔心畜牧資產的丟失，不僅提高了可靠性，也大大降低了人力成本，同時配合其低功耗的特點，可以長時間使用，降低成本及維護費用。

圖：村田LoRa模塊

緊跟技術潮流，定位市場痛點是村田一直以來努力的方向。未來，村田將在先進的傳感器及無線通信領域繼續不斷創新，全力支持中國物聯網技術的發展。