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物联网常见的传感器和执行器-带表格整理

article 2025/1/23 10:15:44

背景

物联网（IoT，Internet of Things），为了将日常设备连接到Internet，需要使用如下几种技术：

地址

物联网中每一台设备都有唯一的地址，这样就可以对设备进行唯一标识。IPv6可提供2的128次方个不同的地址，说是足以为地球上的每一粒沙子分配不同的IP地址

通信协议

每一台设备都需要与其他设备进行通信，他们使用与Internet中的计算机不同的协议进行通信（IoT协议可参考作者的文章：物联网通信协议对比-带表格）

传感器和执行器

每一台设备都需要有传感器，如电视是开着还是关着，冰箱是空的还是满的，椅子是空的还是有人坐，窗户关着的还是还着，等等。可能还需要有执行器，如电机电压设备可以用来打开门、关上窗户，等等

微控制器

每台设备都需要微控制器来读取传感器数据，与其他设备通信并执行某些任务，只有当微控制器足够小，足够便宜且具有足够低的功耗时，才可能嵌入设备。

云计算

随着数以亿计的设备连接到物联网，将产生大量数据，这些数据无法用常规方法存储和分析。这就需要云计算来存储、分析和显示数据原因。

常见的传感器

‌物联网中常见的传感器类型包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器、水位传感器、光照强度传感器、气体传感器、加速度传感器、水质传感器、光学传感器和运动检测器等。‌‌1

‌温度传感器‌：用于测量温度，常见的有热电偶温度传感器和热电阻温度传感器，具有测量范围广、精度高、稳定性好的特点，广泛应用于智能家居和工业生产中。
‌湿度传感器‌：用于测量湿度，主要有电阻式和电容式两种，响应速度快、精度高，适用于农业和仓储环境监测。
‌压力传感器‌：用于测量压力，包括应变式、压阻式和压电式等，具有高精度和动态响应好的特点，常用于工业生产和汽车领域。
‌水位传感器‌：用于监测水位，具有高精度、抗干扰能力强、安装便捷的特点，适用于多个领域。
‌光照强度传感器‌：用于测量环境光强度，具有高精度、稳定性好、适应性强等特点，常用于智能家居和工业生产。
‌气体传感器‌：用于检测气体浓度，具有高灵敏度和稳定性强的特点，适用于室内空气质量监测和工业废气排放监测。
‌加速度传感器‌：用于测量加速度，具有高精度、宽频响范围和高可靠性的特点，常用于移动设备和汽车电子中。
‌水质传感器‌：用于检测水质参数，具有高精度和稳定性的特点，适用于多个领域。
‌光学传感器‌：用于捕获光信号并转换为数字信号，具有多功能性和广泛的应用范围，常用于自动驾驶汽车和智能城市中。
‌运动检测器‌：用于检测物体的运动状态，具有高灵敏度和快速响应的特点，常用于安全监控和自动化设备中。

这些传感器在物联网中发挥着重要作用，通过收集和处理数据，帮助实现智能决策和自动化控制。

传感器较全-表格

名称	用途	应用场景举例
温度传感器	用于测量温度，常见的有热电偶温度传感器和热电阻温度传感器，具有测量范围广、精度高、稳定性好的特点，广泛应用于智能家居和工业生产中。	工业）厂房和其他具有高风险化学危害的机器的安全。智能家居）提高能源效率，因为物业内部的供暖会根据入住率进行调整。配备传感器的设备，如远程恒温器控制器，可以从房屋的每个房间内获取实时温度数据。医疗保健）准确的非接触式温度测量。医生使用基于物联网的温度追踪器来测量耳朵、前额或皮肤温度。设备管理器）调整内部外壳和电机绕组。联网温度跟踪器通常用作 IT 资产管理的安全监控系统的一部分。
湿度传感器	用于测量湿度，主要有电阻式和电容式两种，响应速度快、精度高，适用于农业和仓储环境监测。	制造业）工业湿度传感器帮助制造商防止工厂地板上出现冷凝。如果工厂地板的水分过于饱和，生产线可能会瘫痪。通过在地板上安装湿度传感器，工业公司管理人员可以实时监控暖通空调系统，并构建调节空气中湿度的平台。智能家居）调整 HVAC 系统、激活加湿器等农业）监测和优化温室内的湿度，跟踪干草或稻草中的湿度水平，防止真菌或微生物的传播，这些真菌或微生物可能会损害作物并降低产量
压力传感器	用于测量压力，包括应变式、压阻式和压电式等，具有高精度和动态响应好的特点，常用于工业生产和汽车领域。	交通运输）通过监测气动、轻载液压、制动压力、机油压力、传动装置、以及卡车/拖车的气闸等关键系统的压力、液力、流量及液位来维持重载设备的性能
水位传感器	用于监测水位，具有高精度、抗干扰能力强、安装便捷的特点，适用于多个领域。	广泛用于水厂、炼油厂、化工厂、玻璃厂、污水处理厂、高楼供水系统、水库、河道、海洋等对供水池、配水池、水处理池、水井、水罐、水箱、油井、油罐、油池及对各种液体静态、动态液位的测量和控制
光学传感器	用于捕获光信号并转换为数字信号，具有多功能性和广泛的应用范围，常用于自动驾驶汽车和智能城市中。	自动驾驶汽车）智能停车应用、物体识别和光检测工具医疗保健）血流管理工具、皮肤刺激测试仪、十二指肠和胃灌注管理设备以及其他健康评估应用程序智能城市）人脸识别平台、自适应街道照明，检测道路和桥梁的开裂或变形
光照强度传感器	用于测量环境光强度，具有高精度、稳定性好、适应性强等特点，常用于智能家居和工业生产。	应用于农业大棚、温室大棚、农业大田、城市照明、仓库、工业车间等环境
气体传感器	用于检测气体浓度，具有高灵敏度和稳定性强的特点，适用于室内空气质量监测和工业废气排放监测。	制造业）激活室内空气质量计，保护员工免于吸入有害气体医疗保健）了解房间的氧气是否足够舒适；安装在智能呼吸分析仪中，可提高呼吸测试的速度、效率和精度家庭和设施）空气质量监测和调整确保更高的生产力和员工/租户满意度，一氧化碳检测，烟雾探测器
加速度传感器	用于测量加速度，具有高精度、宽频响范围和高可靠性的特点，常用于移动设备和汽车电子中。	分析出设备移动的方式，用于地震检波器设计，车祸报警，监测高压导线舞动汽车安全）汽车安全气囊、防抱死系统、牵引控制系统等安全性能方面游戏控制）前后倾斜手持设备来实现对游戏中物体的前后左右的方向控制图像自动翻转）检测手持设备的旋转动作及方向，实现所要显示图像的转正。电子指南针倾斜校正）利用加速度传感器可以测量倾角的这一原理，可以对电子指南针的倾斜进行补偿 GPS导航系统死角的补偿）通过加装加速度传感器及以前我们所通用的惯性导航，便可以进行系统死区的测量。对加速度传感器进行一次积分，就变成了单位时间里的速度变化量，从而测出在死区内物体的移动计步器功能）计算出人所移动的位移。并且利用一定的公式可以计算出卡路里的消耗。防手抖功能）使所拍摄的图像永远是清晰的闪信功能）利用人们的视觉残留现象，用加速度传感器检测挥动的周期，实现所显示文字的准确定位硬盘保护）测自由落体状态设备或终端姿态检测）姿态检测，运动检测等智能产品）实现来源传感器的方向、加速表、光线、磁场、临近性、温度等参数的特性
水质传感器	用于检测水质参数，具有高精度和稳定性的特点，适用于多个领域。	自来水监测）集成过滤和配水系统饮用水监测）监测我们饮用水中的污染物数量海洋污染水平监测）测量给定水源中的酸碱平衡或悬浮固体的数量游泳池管理）监测水中的病菌和细菌数量，并在污染水平接近预设限值时自动开始清洁活动
运动检测器	用于检测物体的运动状态，具有高灵敏度和快速响应的特点，常用于安全监控和自动化设备中。	企业主、政府和房主）防止侵犯隐私可穿戴设备）跟踪微动或位置变化智能家居）自动门系统、摄像头触发器和安全警报器智能城市）公共交通管理系统（智能城市居民可以实时了解公交车或出租车的位置和可用性），以及交通拥堵管理系统和智能道路工具（实时检测事故并提醒驾驶员的设备）。运动传感器还与智能照明平台和城市领域的其他连接解决方案集成。
化学传感器	检测空气和液体中的化学水平变化，这些类型的物联网传感器可帮助公司经理和公职人员确保员工或城市居民的福祉。制药公司和实验室也依赖化学传感器来监控工作场所的安全。	医疗保健）非侵入性血糖监测工具、血液pH追踪器和实时病原体监测工具，这些工具还有助于优化酒精和药物测试的过程，使医生更容易获得准确的患者数据。联网医疗设备提供的详细的实时血液检查面板可以帮助医生更快、更有效地诊断疾病。工业物联网）防止工厂车间的化学品泄漏、员工接触化学品的风险，并确保最终产品及其包装不含潜在有害物质，并且符合法律标准环境控制）监测辐射水平，并在人口稠密地区出现辐射峰值时向政府发出警报
图像传感器	将图像数据转换为数字信号，然后将该信号传输到网络。图像传感器通常用于医疗保健、安全设备、夜视和生物识别工具。	工业物联网）检测设备裂纹或变形，并确保安全免受侵入医疗保健）提高患者诊断的效率仓库监控）帮助仓库管理人员定位所需的物品，提高订单处理效率
陀螺仪传感器	用于捕获角速度或速度数据，是大多数智能导航工具的必备组件。简而言之，传感器允许物联网设备开发人员在 3D 空间中捕获有关物体方向的数据。该应用对于多种机器人创新至关重要。	汽车）提高车内安全性，检测打滑并通过自动控制制动做出响应，用于车辆控制和汽车导航系统机器人）赋予机器人运动能力，跟踪设备转动的方向和速度。借助陀螺仪传感器，您可以远程控制智能吸尘器等工具
噪声传感器	用于制造业、建筑业、重工业和农业，在这些地方，高噪音水平可能很危险。在较小程度上，智能城市和家庭可能会使用声学传感器来调节噪音	建筑）控制现场的噪声水平——这样，该过程就不会妨碍城市居民的日常生活。噪声传感器使您能够持续跟踪声级并生成精确的报告。除此之外，这些设备还为施工管理人员提供了连接的噪声调节设备智能城市）监测酒吧和市中心的噪声水平。噪声识别模式使当地安全执法组织能够预防和检测事故。噪声传感器也用于交通监控，以分析高速公路和道路上的噪声污染。智能家居）是联网安全系统的一部分。智能设备可以实时捕捉噪音，并向业主发出警报。噪音探测器也有助于确保室内宠物或儿童的健康。农业和生物多样性监测）监测牲畜。通过连接的设备跟踪振动水平是该工具在农业中的另一个有用应用。此外，研究人员使用噪声传感器来监测稀有物种。它们有助于确定被研究动物的位置，确保它们的健康状况，并研究行为。

常见的执行器

‌物联网常见的执行器主要包括以下几种类型‌：

‌电动执行器‌：电动执行器使用电能控制机械运动，主要由电动机、减速器、传动机构和控制器等部分组成。它具有精准的定位控制能力和较强的自动化程度，广泛应用于配电、自动化控制、智能建筑、机械制造等领域。电动执行器具有较高的效率和广泛的应用范围‌1。
‌气动执行器‌：气动执行器通过压缩空气控制机械运动，由气缸、气源处理元件、控制元件、附件等组成。气动执行器具有速度快、响应迅速、承受负载大、使用寿命长等优点，广泛应用于锅炉、石油化工、造纸等行业‌1。
‌液压执行器‌：液压执行器通过液体控制机械运动，主要由油缸、液流控制元件、液源处理元件、附件等组成。液压执行器具有承受负载大、响应迅速、精度高等优点，适用于废水处理、航空航天、海洋工程等需要承受高压和重载的场合‌1。

‌执行器的应用场景‌：