2.3 传感网：移动物联网的信息网络

当前信息化时代背景下，互联网实现了人与人之间的信息传递和共享，物联网则为物与物之间的交流提供了平台，在一定程度上物联网也可以称为传感网。

在移动物联网应用平台中，无线传感技术主要负责物体信息采集，具备自组织，高隐蔽性等特征。图2-22为无线传感网络。

2.3.1 无线传感网特点

无线传感器网络作为一种分布式传感网络，系统中的传感器可以通过无线通信方式，实现信息传递。无线传感网除了移动性、断接性与电源局限性等三大共同特征外，还具备很多其他特点，如图2-23所示。

2.3.2 无线传感器的结构

无线传感器是一个具备高度灵敏性的探测器，由于自身具备无线网络节点，相较于传统电池传感器应用更加便捷、效率更高。

无线传感器的模块实际上就是一个外壳，通过电池和发电机通电，从而构成无线传感器网络节点，如图2-25所示。无线传感器分为振动传感器、应变传感器和扭矩传感器3种。

一般情况下，振动传感器都是由五部分组成，如图2-26所示。

换能器是能量转换装置，是超声波设备的核心器件，换能器参数是决定设备性能的关键因素，如图2-27所示。

无线传感网中的编码器设备主要是进行数据编制，将收集来的信息数据转换成可供通信、传输和存储功能的信号设备，如图2-28所示。

根据编码器的工作原理分类可将其划分为增量式编码器和绝对式编码器两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，转变成计数脉冲，再通过脉冲个数来表示位移大小；绝对式编码器的每一个位置对应一个数字码，因此它的示值必定与测量的起始和终止位置相关联。

编码器测量物体受力所产生的应变是应变式传感器的前提，它是一种能将机械式样构件上的应变转换成为电阻变化的传感元件，如图2-29所示。

扭矩传感器，又可以称为力矩传感器，主要分为非接触式扭矩传感器和应变片扭矩传感器两大类。扭矩传感器的工作内容主要是对各种旋转或非旋转机械部件上的扭转力矩感知进行检测，如图2-30所示。

利用扭矩传感器优势，可以将扭力的物理变化转换成精确的电信号。如图2-31所示为扭矩传感器的优势。

2.3.3 无处不在的传感器

CCD图像传感器发明者威拉德·博伊尔获得了诺贝尔物理学奖，该事件将传感器技术推向了高潮。如图2-32所示为威拉德·博伊尔。

CCD这一半导体器件上覆盖很多像素，像素是一种极其细小的光敏物质，能够将光学影像转化为数字信号，如图2-33所示。

CCD图像传感器的发明，在很大程度上推动了图像传感器技术的发展，在全球应用市场掀起了一股CCD应用浪潮。2009年，CCD传感器技术迅速在全球范围内传播，2010年手机市场开始尝试将CCD技术应用到手机生产中。至今，图像传感器技术在各大领域中都有了蓬勃发展。如图2-34所示为CCD图像传感器技术的工作原理。

无处不在的传感技术，充斥着人们现实生活中的每一个角落。在移动物联网中传感器技术承担着信息采集的使命，是移动物联网系统的核心技术，是物联网市场发展的新引擎。

（1）智能设备：近几年，移动智能设备大热，消费人群也从年轻人逐渐走向中老年人群。但很多人不知道的是，传感器技术在手机中也得到了体现。例如，我们在使用MP3、iPad、iPhone听音乐时，只需用力摇一摇就可以换到下一首歌曲；还有大热的微信摇一摇功能，简单轻松就可以实现线上交友等功能，这就是传感器技术在智能设备中的应用，如图2-35所示。

（2）家电：例如，我们在使用熨斗熨衣服时，使用温度传感器可以大大降低安全事故发生概率。温度传感器应用在家电产品中，当产品加热完成以后，设备将会自动断电或者将温度控制在适宜范围内，就如同电饭煲的保温功能一样。

（3）光电鼠标：光电鼠标中配备的芯片传感器，可以实现对移动轨道上摄取的图片进行处理，从而判断出鼠标移动方向及距离，为光标定位提供依据。如图2-36所示为光电鼠标芯片传感器的结构。

另外，光电鼠标发出的光线，主要是通过内部的发光二极管实现的。那么，除了发光二极管，光电鼠标内部还有什么器件呢？如图2-37所示。

（4）声控灯：声控灯是现在住宅中最常见的楼道控制灯之一，它采用的压电传感器，可以根据人的声音来控制照明装置，与传统的照明灯相比更加便捷，还能有效防误触发，由于声控灯还具备自动关闭功能，是一款绿色环保产品。

（5）汽车：当前在汽车产业电子控制装置应用越来越广泛，电子控制装置涵盖传感器、电控单元与执行机构三者，如图2-38所示。

另外，除了电子控制装置以外，汽车上还有其他多种传感器，人们将其称为“传感器俱乐部”，如图2-39所示。