第六节 物联网基础器件
物联网在几年前就备受社会各界关注，许多人认为物联网是一种彻底改变一个人生活中每个方面的方法。
物联网与其他新技术，如大数据、人工智能的深度融合，将形成诸多平台解决方案。人工智能将提供分析物联网设备收集的大数据的算法，识别各种模式，进行智能预测和智能决策（图1-19）。
图1-19 物联网与大数据、人工智能的深度融合
为实现物与物相连，物联网有四项关键性技术：射频识别技术、传感器技术、嵌入式系统和微机电（纳米机电）系统。
（1）射频识别技术——物品的标识
射频识别技术（Radio Frequency Identification，RFID）又称无线射频识别，是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式自动识别技术，可以通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据，而无须识别系统与特定目标之间建立机械或光学的接触。RFID技术融合了无线射频技术和嵌入式技术，在自动识别、射频门禁以及物品物流管理（如电子溯源、食品溯源和产品防伪等）领域广泛应用，前景广阔，对产业发展发挥着重要作用。
RFID系统主要由三部分组成：电子标签、读写器和天线。其中，电子标签芯片带有数据存储区，用于存储待识别物品的标识信息；读写器将约定格式的待识别物品的标识信息写入电子标签的存储区中（写入功能），或在读写器的阅读范围内以无接触的方式将电子标签内保存的信息读取出来（读出功能）；天线用于发射和接收射频信号，往往内置在电子标签或读写器中。
RFID目前有很多频段，集中在13.56MHz频段和900MHz频段的无源射频识别标签应用最为常见。短距离应用方面通常采用13.56MHz频段；而900MHz频段多用于远距离识别，如车辆管理、产品防伪等领域。
（2）传感器技术——物品的感知
传感器技术主要利用传感器（Transducer/Sensor）感受到被测量的信息，并能将感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制的需求。
传感器是负责实现物联网中物与物、物与人信息交互的必要组成部分。获取信息靠各类传感器，它们能感知各种物理量、化学量或生物量。传感器的功能与品质决定了传感系统获取自然信息的信息量和信息质量，是高品质传感技术系统的第一个关键构造。信息处理包括信号的预处理、后置处理、特征提取与选择等。识别的主要任务是对经过处理的信息进行辨识与分类。它利用被识别（或诊断）对象与特征信息间的关联关系模型对输入的特征信息集进行辨识、比较、分类和判断。因此，传感技术包含了众多的高新技术、被众多的产业广泛采用。其中，微型无线传感技术以及基于此组建的传感网是物联网感知层的重要技术条件（图1-20）。
图1-20 GE航空发动机中的传感器
常见的传感器类型包括6类：能量控制型传感器，此类传感器为无源传感器，电阻式、电容式、电感式传感器属于这一类；能量转换型传感器，此类传感器为有源传感器，压电式、磁电式、热电式传感器属于这一类；光敏传感器；气敏传感器；温敏传感器；集成与智能传感器（图1-21）。
图1-21 机器人中的传感器
（3）嵌入式系统技术——物品的思考
嵌入式系统技术是集计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。嵌入式系统以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统是由单个程序实现整个控制逻辑的，有些嵌入式系统还包含操作系统。如果用人体做一个简单类比，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官；网络就是神经系统，用于传递信息；嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。
（4）微机电（纳米机电）系统——物品微缩
微机电系统（Micro-Electro mechanical Systems，简称MEMS）以及纳米机电系统（Nano-Electro mechanical System，简称NEMS）是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。
因此，《新一代人工智能发展规划》要求，发展人工智能新兴产业，要发展支撑新一代物联网的高灵敏度、高可靠性智能传感器件和芯片，攻克射频识别、近距离机器通信等物联网核心技术和低功耗处理器等关键器件。