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來(lái)源：貿澤電子 隨著(zhù)我們能夠記錄更多精確的數據，并且有更多種自動(dòng)數據分析的方法，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）以及工業(yè)4.0獲得了顯著(zhù)的發(fā)展。近年來(lái)，軟件、算法和機器學(xué)習的進(jìn)步使得很多傳感器網(wǎng)絡(luò )實(shí)現了自動(dòng)化運行，除非有系統通知，否則在運行過(guò)程中是不需要操作人員的。這些新型的傳感器網(wǎng)絡(luò )和數據處理方法被應用于智能建筑和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的各種應用，在這些應用中每個(gè)環(huán)節都很容易根據最近獲得的數據和歷史數據進(jìn)行不斷的優(yōu)化。在很多情況下，它們還可以自動(dòng)更改內部運行條件，并且只有在出現問(wèn)題或數據趨勢顯示即將停機時(shí)才會(huì )通知操作員，這無(wú)疑提高了多個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)效率。 當我們說(shuō)到物聯(lián)網(wǎng)時(shí)很多人都不會(huì )想到納米技術(shù)，但是納米技術(shù)已經(jīng)被用來(lái)推動(dòng)數據優(yōu)化了。未來(lái)很有可能會(huì )在一些領(lǐng)域用于商業(yè)用途，這些領(lǐng)域涉及最初的數據采集到使用納米材料建立完整的信息交換網(wǎng)絡(luò )。 提升傳感器的性能 物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)4.0的核心正是傳感器本身，也許從納米技術(shù)受益最大的領(lǐng)域就是初始數據測量。隨著(zhù)軟件和數據分析方法的發(fā)展，它們可以處理更多的數據，初始數據越精確那么整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統就會(huì )更加的精確。 將納米材料作為“傳感材料”集成到各種類(lèi)型的傳感器中是有據可考的，它們的使用帶來(lái)了更高的效率。納米材料尺寸小巧，特別是像石墨烯這樣的2D材料的表面積更大，能夠檢測更多環(huán)境變化。不過(guò)納米材料的傳感機制并不是都一樣的——有些是靠遠程感應，有些則是通過(guò)吸收分子，還有一些是感知物理變化的反應。 納米材料有各種各樣的特性，這樣的特性使傳感機制能夠有效工作——它們可以是通過(guò)測量不同距離的光學(xué)變化來(lái)傳感、也可以是通過(guò)表面原子的吸收情況來(lái)傳感，也可能是通過(guò)彎曲、拉伸或壓縮來(lái)傳感。一些納米材料至少具備其中一種能力，由于納米材料具有較高的導電性和載流子遷移率，因此具有較高的靈敏度和更準確的數據采集能力。當某物體被感知（通過(guò)吸附、物理反應）時(shí)傳感機制會(huì )引起納米材料導電率的變化，然后可以作為可測量的響應進(jìn)行檢測。因為納米材料的導電性和載流子的遷移率通常都很高，所以對導電率的變化都有很高靈敏度，因此導電率的微小變化都能檢測得到。 納米級物聯(lián)網(wǎng)（IoNT） 納米技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)結合的第二個(gè)領(lǐng)域是創(chuàng )建物理網(wǎng)絡(luò )，由納米材料組成，通過(guò)在納米級別上相互通信的不同組件來(lái)促進(jìn)數據的交換，這就是所謂的納米級物聯(lián)網(wǎng)（IoNT）。在發(fā)展方面它還沒(méi)有達到其它物聯(lián)網(wǎng)系統的水平，但是它已經(jīng)引起了通信和醫療部門(mén)的興趣，其中一個(gè)例子是實(shí)地遙感測量，此外還有人體內不同參數的測量。 系統是怎樣工作的 與任何系統一樣，納米級物聯(lián)網(wǎng)（IoNT）也是由多個(gè)組件組成的。這些組件之間有兩種常見(jiàn)的通信方式，一種是電磁納米通信（電磁波的傳輸和接收），另一種是分子通信（分子中編碼的信息）。至于組件本身，IoNT有四個(gè)主要的部分幫助促進(jìn)信息的傳遞，它們分別是納米節點(diǎn)、納米路由、納米微型接口設備和納米網(wǎng)關(guān)。 納米節點(diǎn)是IoNT建立過(guò)程中最簡(jiǎn)單也是最小的組件，它們是最基礎的納米機器。這些小型的納米機器被用來(lái)傳輸數據和執行基本的計算。它們的尺寸（和能量）限制了它們傳輸數據的距離，而且它們的內存也非常的小。然而，它們通常被安排在特定的位置，并將數據傳輸給一個(gè)更大規模的納米路由器，然后該路由器可以將數據傳輸到更遠的距離。因此，這些納米節點(diǎn)通常作為系統中實(shí)際的傳感器組件。 納米節點(diǎn)將數據傳輸給納米路由器，納米路由器具有更強大的計算能力。因為它們具有更高的計算能力，所以它們充當所有獲取初始數據的納米節點(diǎn)的聚合器。它們還可以控制納米節點(diǎn)之間的交換命令，并將信息發(fā)送到納米微接口設備。這些接口設備能夠聚合來(lái)自納米路由器的所有數據，并使用納米通信技術(shù)和經(jīng)典網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的組合將數據傳輸給納米網(wǎng)關(guān)（反之亦然）。然后，網(wǎng)關(guān)可以作為整個(gè)系統的控制器，使得在任何地方都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)這些數據。 總結 工業(yè)4.0只是剛剛興起，并且會(huì )在未來(lái)幾年持續的發(fā)展，這是已知的發(fā)展趨勢。然而，盡管傳統的數據傳輸、云計算和數據操作方法在很多行業(yè)中都得到了應用。但是還有一點(diǎn)，就像計算一樣，需要通過(guò)更小的架構進(jìn)行數據傳輸。隨著(zhù)工業(yè)4.0在工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域站穩腳跟，商業(yè)上的應用需求將會(huì )接踵而來(lái)，此時(shí)IoNT就會(huì )獲得更加廣泛的應用。 |
