創新的物聯網傳感器應用爲未來鋪平道路

傳感器在解決關鍵業務挑战方面發揮着關鍵作用。

如果人們知道，滅蟲者使用溫度傳感器來消滅臭蟲，就會引發問題，因爲人們想了解更多。當提到垃圾填埋場、昆蟲學實驗室和香蕉催熟管理者使用傳感器數據來自動化和優化其操作時，可能也會得到相同的反應。

當談論傳感器及其發揮作用的整個應用領域時，情況就是如此，從分析COVID-19疫苗儲存溫度到監測外來養魚場的水溫。這些有時聽起來很奇怪的傳感器應用的成功很大程度上要歸功於那些使物聯網(IoT)成爲現實的人們。

不要錯過快速發展的物聯網傳感器應用

從工程師到業務管理人員再到生產线工人，每個人都可以將其創新傳感器應用想法轉化爲強大的物聯網解決方案。許多物聯網技術很容易被忽視，因爲它們开發迅速，進入市場，並且通常在幕後工作。

傳感器有助於產生行業變革性創新並簡化關鍵業務活動，所有這些都具有良好的投資回報率。傳感器幾乎可以測量所有數據——溫度、溼度、振動、壓力、空氣質量、用電量、運動、水等等。也可以看到物聯網傳感器在工作中預測機器維護、優化現場服務、提高公用事業效率、進行精確灌溉、保持疫苗的可行性、自動化工廠生產等等。

大多數物聯網傳感器應用或用例都是從一個簡單的問題开始的：“如何使用物聯網來解決這個問題？”或者，更有創意地問：“怎樣才能與這個東西進行對話？”然後，就开始爲數據驅動的解決方案設計最佳的物聯網傳感器。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據，幫助解決任何行業的一系列問題。

傳感器讓物聯網提供服務

傳感器是物聯網方程式中必不可少的變量，但經常被忽視。爲了讓物聯網發揮作用，需要了解一些東西。

如，需要從傳感器到網關到雲的連接的倍增效應來進行數據分析。但正是傳感、測量和監控使行業應用變得智能和創新。傳感器讓物聯網爲商業注入活力。

在日常對話中使用物聯網這個術語之前，我們討論過嵌入式系統或機器對機器(M2M)通信，並將它們應用於許多行業。現在是工業4.0時代，我們看到令人驚嘆的自動化利用不斷發展的物聯網進步來進行快速數據處理和分析。

這一充滿希望的革命爲企業提供了許多新的物聯網傳感器應用，這些企業准備從無處不在的物聯網和工業物聯網(IIoT)中獲得綜合效益。工業4.0和工業物聯網應用的日益普及以及對自動化和機器人技術的需求不斷增長，推動了傳感器市場的指數級增長。

但並不是所有的傳感器都適用

產生最重大影響的傳感器構建在敏捷平台上，並且在多種環境中有效，如企業、商業和工業。當擁有一個通用的傳感器平台時，就擁有全球互操作性。借助遠程多頻無线電和靈活的微控制器，可以爲幾乎任何行業應用快速部署傳感器。

隨着數字控制系統的進步和整體熟練程度的提高，用戶要求在傳感器可靠性、覆蓋範圍、響應時間、功率、生存能力、集成簡易性和通信能力方面取得進步。最終，理想傳感器的主要特徵是：

• 易於安裝和使用
• 低功耗
• 通用的形式和功能
• 經濟

傳感器必須易於在各種環境和情況下安裝和使用。理想的傳感器設置需要大約15分鐘，如下所示：

• 將其連接到或靠近想要控制或監控的對象。
• 將其連接至電源並打开。
• 使用智能手機或計算機快速配置它。

只有在必須通信時才運行的傳感器需要最少的功率。這就是傳感器如何實現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或環境能量收集技術，例如太陽能和壓電技術，甚至是兩者的組合。

遠距離無线範圍和跳頻擴頻(FHSS)可以顯着增強傳感器的可靠性。其將具有更強的抗物理障礙物、外部無线射頻系統和電磁幹擾(EMI)的能力。

傳感器的物理穩健性至關重要。其是否足夠靈活，可以放置在多種環境中，處理許多不同的工業應用，管理各種的復雜情況，並且仍然收集、存儲和發送所需的關鍵數據？此外，一個強大的傳感器可以提供最經濟且最好的保險——預防。傳感器可以幫助防止設備和產品損壞或資產停機等問題。其可檢測系統或機器何時开始出現故障，並且解決該問題的成本仍然很低。

通過消除風險來保證傳感器數據的安全

傳感器是不可破解的嗎？傳感器系統包括使用Diffie-Hellman密鑰交換算法和128位高級加密標准(AES-128)密碼塊鏈(CBC)對稱密鑰加密的加密功能，可以保護傳輸的數據免遭破壞。爲了保護連接到傳感器網絡的Web服務器和瀏覽器，可以使用傳輸層安全(TLS)加密。

在這些數據加密標准之上，傳感器還需要一個額外的安全層。爲了獲得完整的安全性，可以添加一個身份驗證層，以便在數據生成期間以及使用256位安全散列算法3(SHA-3)的過程中提供更多保護。

256位SHA-3身份驗證可以使用唯一的全局密鑰或指紋來保護傳感器數據。這種數據身份驗證包括在軟件層或應用層對源生成的數據進行驗證。因此，當傳感器發送數據時，其同伴是自動生成的身份驗證令牌。當軟件接收到數據時，令牌將通過帶有自定義傳感器密鑰的加密哈希函數進行分析。這樣，所有通信點的安全性都得到保障，如傳感器、網關、網絡、網絡控制器和雲。

最終，這些加密和身份驗證層結合起來創建了一個強大的傳感器安全平台。如果傳感器全部鎖定在像這樣的端到端物聯網數據安全平台中，那就更好了。

傳感器的蓬勃發展有利於數據驅動決策

隨着傳感器的不斷增長變成數十億個連接設備，企業很容易被數十億甚至更多的數據點淹沒。無論傳感器是僅在參數變化時周期性地傳輸數據，還是在數據中心、雲端或網絡邊緣實時傳輸數據，都需要一個通用的軟件平台來理解潛在的前所未有的數據量。

傳感器的主要好處不僅在於其數據收集能力，還在於其敏捷數據分析的激活。將傳感器管理、數據聚合和存儲以及警報組合到一個基於雲或本地的平台中，並提供用於分析軟件集成的可定制API，這可能是快速做出數據驅動決策的關鍵。

預測未來：傳感器前景光明

工程師現今設想的傳感器將不斷發展，以幫助爲未來的應用創造新的和改進的想法。正如我們所看到的，曾經的未來技術，如人工智能(AI)和虛擬現實、增強現實和混合現實等，正在成爲我們工作和個人生活許多方面的主流。

傳感器在這些進步的應用中發揮着關鍵作用。在不久的將來，傳感器將幫助滿足5G、人工智能、計算機視覺、傳感器融合和多接入邊緣計算推動的超快速數據處理和分析。很容易預測，由於這些創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展，傳感器將不斷發展，用於迄今尚未想到的應用。

• 靈活的即插即用傳感器將設定新的形式和功能標准，甚至超越僅測量土壤溼度和溫度等兩個參數的組合傳感器。
• 隨着我們繼續使用一種通用的傳感器系統來感知多種條件，以實現多種遠程監控解決方案，創新將會隨之而來。
• 由傳感器和人工智能驅動的工業控制自動化將繼續創造創新機會來推進制造過程。
• 衛星通信和GPS的進步將結合起來，改善傳感器監控超偏遠地區資產的方式。
• 傳感器能源將隨着電池的進步和自供電或能量收集選項而得到改善。
• 隨着傳感器繼續更全面地集成到無线網絡中並取代硬件配置，我們將看到成本和功耗的降低。

我們可以依靠傳感器來不斷改變這個工業4.0時代及以後。

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