創(chuàng)新的物聯(lián)網(wǎng)傳感器應(yīng)用為未來鋪平道路

傳感器在解決關(guān)鍵業(yè)務(wù)挑戰(zhàn)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

如果人們知道，滅蟲者使用溫度傳感器來消滅臭蟲，就會(huì)引發(fā)問題，因?yàn)槿藗兿肓私飧?。?dāng)提到垃圾填埋場、昆蟲學(xué)實(shí)驗(yàn)室和香蕉催熟管理者使用傳感器數(shù)據(jù)來自動(dòng)化和優(yōu)化其操作時(shí)，可能也會(huì)得到相同的反應(yīng)。

當(dāng)談?wù)搨鞲衅骷捌浒l(fā)揮作用的整個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域時(shí)，情況就是如此，從分析COVID-19疫苗儲(chǔ)存溫度到監(jiān)測外來養(yǎng)魚場的水溫。這些有時(shí)聽起來很奇怪的傳感器應(yīng)用的成功很大程度上要?dú)w功于那些使物聯(lián)網(wǎng)(IoT)成為現(xiàn)實(shí)的人們。

不要錯(cuò)過快速發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)傳感器應(yīng)用

從工程師到業(yè)務(wù)管理人員再到生產(chǎn)線工人，每個(gè)人都可以將其創(chuàng)新傳感器應(yīng)用想法轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。許多物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)很容易被忽視，因?yàn)樗鼈冮_發(fā)迅速，進(jìn)入市場，并且通常在幕后工作。

傳感器有助于產(chǎn)生行業(yè)變革性創(chuàng)新并簡化關(guān)鍵業(yè)務(wù)活動(dòng)，所有這些都具有良好的投資回報(bào)率。傳感器幾乎可以測量所有數(shù)據(jù)——溫度、濕度、振動(dòng)、壓力、空氣質(zhì)量、用電量、運(yùn)動(dòng)、水等等。也可以看到物聯(lián)網(wǎng)傳感器在工作中預(yù)測機(jī)器維護(hù)、優(yōu)化現(xiàn)場服務(wù)、提高公用事業(yè)效率、進(jìn)行精確灌溉、保持疫苗的可行性、自動(dòng)化工廠生產(chǎn)等等。

大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)傳感器應(yīng)用或用例都是從一個(gè)簡單的問題開始的：“如何使用物聯(lián)網(wǎng)來解決這個(gè)問題？”或者，更有創(chuàng)意地問：“怎樣才能與這個(gè)東西進(jìn)行對話？”然后，就開始為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的解決方案設(shè)計(jì)最佳的物聯(lián)網(wǎng)傳感器。這就是傳感器可以做的事情——讓事情變得有意義，比如說話。傳感器提供可操作的數(shù)據(jù)，幫助解決任何行業(yè)的一系列問題。

傳感器讓物聯(lián)網(wǎng)提供服務(wù)

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)方程式中必不可少的變量，但經(jīng)常被忽視。為了讓物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮作用，需要了解一些東西。

如，需要從傳感器到網(wǎng)關(guān)到云的連接的倍增效應(yīng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。但正是傳感、測量和監(jiān)控使行業(yè)應(yīng)用變得智能和創(chuàng)新。傳感器讓物聯(lián)網(wǎng)為商業(yè)注入活力。

在日常對話中使用物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)術(shù)語之前，我們討論過嵌入式系統(tǒng)或機(jī)器對機(jī)器(M2M)通信，并將它們應(yīng)用于許多行業(yè)。現(xiàn)在是工業(yè)4.0時(shí)代，我們看到令人驚嘆的自動(dòng)化利用不斷發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)步來進(jìn)行快速數(shù)據(jù)處理和分析。

這一充滿希望的革命為企業(yè)提供了許多新的物聯(lián)網(wǎng)傳感器應(yīng)用，這些企業(yè)準(zhǔn)備從無處不在的物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)中獲得綜合效益。工業(yè)4.0和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的日益普及以及對自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)的需求不斷增長，推動(dòng)了傳感器市場的指數(shù)級增長。

但并不是所有的傳感器都適用

產(chǎn)生最重大影響的傳感器構(gòu)建在敏捷平臺上，并且在多種環(huán)境中有效，如企業(yè)、商業(yè)和工業(yè)。當(dāng)擁有一個(gè)通用的傳感器平臺時(shí)，就擁有全球互操作性。借助遠(yuǎn)程多頻無線電和靈活的微控制器，可以為幾乎任何行業(yè)應(yīng)用快速部署傳感器。

隨著數(shù)字控制系統(tǒng)的進(jìn)步和整體熟練程度的提高，用戶要求在傳感器可靠性、覆蓋范圍、響應(yīng)時(shí)間、功率、生存能力、集成簡易性和通信能力方面取得進(jìn)步。最終，理想傳感器的主要特征是：

傳感器必須易于在各種環(huán)境和情況下安裝和使用。理想的傳感器設(shè)置需要大約15分鐘，如下所示：

只有在必須通信時(shí)才運(yùn)行的傳感器需要最少的功率。這就是傳感器如何實(shí)現(xiàn)10年以上電池壽命的原因。延長電池壽命的其他方法是使用最新的電池技術(shù)或環(huán)境能量收集技術(shù)，例如太陽能和壓電技術(shù)，甚至是兩者的組合。

遠(yuǎn)距離無線范圍和跳頻擴(kuò)頻(FHSS)可以顯著增強(qiáng)傳感器的可靠性。其將具有更強(qiáng)的抗物理障礙物、外部無線射頻系統(tǒng)和電磁干擾(EMI)的能力。

傳感器的物理穩(wěn)健性至關(guān)重要。其是否足夠靈活，可以放置在多種環(huán)境中，處理許多不同的工業(yè)應(yīng)用，管理各種的復(fù)雜情況，并且仍然收集、存儲(chǔ)和發(fā)送所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)？此外，一個(gè)強(qiáng)大的傳感器可以提供最經(jīng)濟(jì)且最好的保險(xiǎn)——預(yù)防。傳感器可以幫助防止設(shè)備和產(chǎn)品損壞或資產(chǎn)停機(jī)等問題。其可檢測系統(tǒng)或機(jī)器何時(shí)開始出現(xiàn)故障，并且解決該問題的成本仍然很低。

通過消除風(fēng)險(xiǎn)來保證傳感器數(shù)據(jù)的安全

傳感器是不可破解的嗎？傳感器系統(tǒng)包括使用Diffie-Hellman密鑰交換算法和128位高級加密標(biāo)準(zhǔn)(AES-128)密碼塊鏈(CBC)對稱密鑰加密的加密功能，可以保護(hù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)免遭破壞。為了保護(hù)連接到傳感器網(wǎng)絡(luò)的Web服務(wù)器和瀏覽器，可以使用傳輸層安全(TLS)加密。

在這些數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)之上，傳感器還需要一個(gè)額外的安全層。為了獲得完整的安全性，可以添加一個(gè)身份驗(yàn)證層，以便在數(shù)據(jù)生成期間以及使用256位安全散列算法3(SHA-3)的過程中提供更多保護(hù)。

256位SHA-3身份驗(yàn)證可以使用唯一的全局密鑰或指紋來保護(hù)傳感器數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)身份驗(yàn)證包括在軟件層或應(yīng)用層對源生成的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。因此，當(dāng)傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其同伴是自動(dòng)生成的身份驗(yàn)證令牌。當(dāng)軟件接收到數(shù)據(jù)時(shí)，令牌將通過帶有自定義傳感器密鑰的加密哈希函數(shù)進(jìn)行分析。這樣，所有通信點(diǎn)的安全性都得到保障，如傳感器、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)控制器和云。

最終，這些加密和身份驗(yàn)證層結(jié)合起來創(chuàng)建了一個(gè)強(qiáng)大的傳感器安全平臺。如果傳感器全部鎖定在像這樣的端到端物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全平臺中，那就更好了。

傳感器的蓬勃發(fā)展有利于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策

隨著傳感器的不斷增長變成數(shù)十億個(gè)連接設(shè)備，企業(yè)很容易被數(shù)十億甚至更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)淹沒。無論傳感器是僅在參數(shù)變化時(shí)周期性地傳輸數(shù)據(jù)，還是在數(shù)據(jù)中心、云端或網(wǎng)絡(luò)邊緣實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，都需要一個(gè)通用的軟件平臺來理解潛在的前所未有的數(shù)據(jù)量。

傳感器的主要好處不僅在于其數(shù)據(jù)收集能力，還在于其敏捷數(shù)據(jù)分析的激活。將傳感器管理、數(shù)據(jù)聚合和存儲(chǔ)以及警報(bào)組合到一個(gè)基于云或本地的平臺中，并提供用于分析軟件集成的可定制API，這可能是快速做出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策的關(guān)鍵。

預(yù)測未來：傳感器前景光明

工程師現(xiàn)今設(shè)想的傳感器將不斷發(fā)展，以幫助為未來的應(yīng)用創(chuàng)造新的和改進(jìn)的想法。正如我們所看到的，曾經(jīng)的未來技術(shù)，如人工智能(AI)和虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和混合現(xiàn)實(shí)等，正在成為我們工作和個(gè)人生活許多方面的主流。

傳感器在這些進(jìn)步的應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在不久的將來，傳感器將幫助滿足5G、人工智能、計(jì)算機(jī)視覺、傳感器融合和多接入邊緣計(jì)算推動(dòng)的超快速數(shù)據(jù)處理和分析。很容易預(yù)測，由于這些創(chuàng)新和從智慧城市到智能工廠再到智能汽車等一切事物的發(fā)展，傳感器將不斷發(fā)展，用于迄今尚未想到的應(yīng)用。

我們可以依靠傳感器來不斷改變這個(gè)工業(yè)4.0時(shí)代及以后。

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