物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器和執(zhí)行器如何促進(jìn)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化

2021年07月23日 17:37$artinfo.Reprint點(diǎn)擊量：404

　　物聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)化是通過將數(shù)據(jù)連接到機(jī)器設(shè)備上來實(shí)現(xiàn)的。物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器和執(zhí)行器則代表物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的兩個(gè)端點(diǎn)。

　　物聯(lián)網(wǎng)是數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)的主要推動(dòng)因素。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的價(jià)值超出了用例的最初預(yù)期，例如自動(dòng)化。這是因?yàn)槠溥M(jìn)一步的價(jià)值在于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)創(chuàng)造的智能。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的來源，物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器和執(zhí)行器可以協(xié)同工作以實(shí)現(xiàn)工業(yè)規(guī)模的自動(dòng)化。最后，隨著時(shí)間的推移，對這些傳感器和執(zhí)行器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的分析可以提供有價(jià)值的業(yè)務(wù)見解。

　　在材料和納米技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)下，傳感器技術(shù)正以前所未有的速度發(fā)展，從而提高精度、減小尺寸和成本，并能夠測量或檢測以前難以實(shí)現(xiàn)的功能。事實(shí)上，傳感技術(shù)發(fā)展如此迅速，人們將在幾年內(nèi)看到每年將會(huì)增加數(shù)以億計(jì)的傳感器。

　　傳感器

　　描述傳感器的一個(gè)更好的術(shù)語是換能器。換能器是將一種形式的能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的任何一種物理設(shè)備。因此，在采用傳感器的情況下，換能器將一些物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為可以確定讀數(shù)的電脈沖。麥克風(fēng)就是一種傳感器，它獲取振動(dòng)能量(聲波)并將其以有用的方式轉(zhuǎn)換為電能，以便系統(tǒng)中的其他組件與原始聲音相關(guān)聯(lián)。

　　執(zhí)行器

　　人們將在許多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中遇到的另一種類型的傳感器是執(zhí)行器。簡單來說，執(zhí)行器的工作方向與傳感器相反。它需要電流輸入并將其轉(zhuǎn)化為物理動(dòng)作。例如，電動(dòng)機(jī)、液壓系統(tǒng)和氣動(dòng)系統(tǒng)都是不同類型的執(zhí)行器。

　　控制器

　　在典型的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，傳感器可以收集信息并將其路由到控制中心。在那里，先前定義的邏輯決定了決策。因此，相應(yīng)的命令響應(yīng)于其感測到的輸入來控制致動(dòng)器。因此，物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器和執(zhí)行器從兩端協(xié)同工作。

　　以下將討論控制中心在規(guī)模更大的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中起到的作用。

　　物聯(lián)網(wǎng)多樣性是關(guān)鍵

　　物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中有許多不同類型的傳感器，例如流量傳感器、溫度傳感器、電壓傳感器、濕度傳感器等等。此外，有多種方法可以衡量同一事物。例如，類似于在氣象站測量氣流的螺旋槳式的風(fēng)速儀。但是這種方法不適用于汽車。作為替代方案，汽車可以通過加熱一個(gè)小元件并測量它的冷卻速度來測量氣流。

　　不同的應(yīng)用需要不同的測量方法。單個(gè)變量可以同時(shí)觸發(fā)多個(gè)動(dòng)作。因此，物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器和執(zhí)行器必須可靠地協(xié)同工作。

　　精確傳感器的重要性

　　想象一下，如果酒吧老板希望獲知打開啤酒桶的水龍頭之后的啤酒流量。可以采用的一種方法是在從啤酒桶到水龍頭的管線上安裝一個(gè)傳感器。該傳感器內(nèi)部有一個(gè)小葉輪。當(dāng)啤酒流過傳感器時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致葉輪旋轉(zhuǎn)，就像氣象站上的螺旋槳式風(fēng)速儀一樣。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它會(huì)向計(jì)算機(jī)發(fā)送一串電脈沖。計(jì)算機(jī)將解釋脈沖以確定有多少啤酒流過。聽起來很簡單，對吧?

　　這就是傳感器變得有趣的地方。如果回顧以上的描述，就會(huì)發(fā)現(xiàn)從未直接測量流過傳感器的啤酒量，而是通過電脈沖流進(jìn)行了分析。這意味著必須首先弄清楚如何解釋它。

　　傳感器校準(zhǔn)

　　為了校準(zhǔn)傳感器，可以使用一個(gè)已知容量的容器(比如一升的玻璃杯)，然后必須在各種條件下填充這個(gè)容器，以確定電脈沖信號是什么樣的。然后，監(jiān)控負(fù)責(zé)打開和關(guān)閉另一端流量的執(zhí)行器。

　　例如，第一個(gè)玻璃杯中的啤酒可能會(huì)有更多的泡沫，這與從桶中間流出的全是啤酒不同。只有通過反復(fù)試驗(yàn)和分析大量數(shù)據(jù)，才能獲得解釋數(shù)據(jù)的信心。物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器和執(zhí)行器可以協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)啤酒灌裝等過程的自動(dòng)化。

　　準(zhǔn)確校準(zhǔn)的重要性

　　確定了這種相關(guān)性后，協(xié)議可以始終確保傳感器正確讀取數(shù)據(jù)。這個(gè)過程就是校準(zhǔn)。信譽(yù)良好的制造商將提供已經(jīng)校準(zhǔn)的設(shè)備，并提供有關(guān)如何重新校準(zhǔn)以驗(yàn)證傳感器精度的說明。

　　感測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，因?yàn)閷⒏鶕?jù)對數(shù)據(jù)的后期分析做出關(guān)鍵任務(wù)決策，如果數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤的話，將會(huì)毫無價(jià)值。

　　重要的后續(xù)步驟

　　物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器和執(zhí)行器需要協(xié)同工作。而在準(zhǔn)備設(shè)備的高度之后，需要準(zhǔn)備物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)原型。物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算解決方案很有效，可以攝取設(shè)備的數(shù)據(jù)，并提供查詢或可視化數(shù)據(jù)的方法。

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