引 言

隨著科技的進步，科技生產力推動了網絡技術、軟件系統(tǒng)等信息技術發(fā)展，也推動了傳感技術、制造工藝的突飛猛

進，物聯網技術的發(fā)展應運而生 [1-3]。物聯網從框架結構的角度可劃分為感知層、應用層和網絡層 3 層。感知層利用感知傳感技術對周圍環(huán)境進行感知識別并采集數據 ；應用層則側重對感知層采集的數據進行計算、統(tǒng)計和分析處理，從而達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策的目的 ；網絡層注重互通互聯感知層和應用層的感知數據與決策信息，必要時也與外界進行數據傳輸。物聯網的顯著特征是物聯網架構的感知層和應用層，也是物聯網的核心所在。

從信息傳輸空間的角度考慮，人們將感知層和應用層分布在物聯網框架的兩端，如圖 1 所示。然而，從現實工作空間的角度討論，感知層和應用層大多集成于智能設備，如圖 2所示，這主要是為了確保傳感器采集數據的真實性和內部數據傳輸的時效性。

智能設備的發(fā)展就是物聯網技術的充分體現，如輔助駕駛汽車 [4]、智能手機 [5]、智能家電 [6] 等。目前，物聯網技術的研究主要集中在開發(fā)智能設備的新穎功能 [7]，然而卻忽視了智能設備耐用可靠方面的技術支持，尤其是所用傳感器根據所處工作環(huán)境的可靠性分析往往被忽略 [8]。

1 物聯網產品應用領域

物聯網產品助推各行各業(yè)向智慧、便捷、人性化方向發(fā)展。其中，傳感器被布置于工作環(huán)境中，直接參與每一次數據采集，為應用層執(zhí)行每一次任務提供數據支持 [9]。

1.1 智慧工業(yè)

我國傳統(tǒng)制造業(yè)面臨勞動力成本不斷上升、原材料利用率持續(xù)低下、能耗問題一直突出、環(huán)保意識普遍淺薄等嚴峻挑戰(zhàn)，導致生產效率提高困難，進而嚴重影響我國制造企業(yè)的全球競爭力和社會影響力。智慧工業(yè)物聯網技術通過構建物聯網，優(yōu)化調度制造業(yè)全流程，實現制造機械過程與信息系統(tǒng)的深度融合，從而孕育先進的制造業(yè)生產模式，提升產品附加值、加速轉型升級、降低生產成本、減少能源消耗， 推動制造業(yè)向全球化、信息化、智能化、綠色化方向發(fā)展 [10]。作為制造業(yè)信息化的一種新興技術，制造物聯技術是現代制造工業(yè)中出現的一種新型制造模式和信息服務模式的技術， 它能夠催生先進的制造業(yè)生產模式。

物聯網在工業(yè)應用領域及主要涉及的數據采集傳感器有 ：制造業(yè)供應鏈管理—RFID，生產過程工藝優(yōu)化—（溫濕度、壓力、速度）傳感器，產品監(jiān)控管理—工業(yè)相機。

1.2 智慧交通

智慧交通是一個完善的數據收集、信息傳遞、技術處理的交通系統(tǒng)，即以云計算、人工智能、感知傳感等多種技術為基礎實現智能傳感 - 通信傳輸 - 數據處理 - 信息網絡等功能 [11]。智慧交通物聯網體系由兩大模塊組成 ：一是前端傳感偵測系統(tǒng)，二是智慧交通數據處理系統(tǒng)。物聯網體系的各個組成單元都能夠進行彼此之間的數據傳輸，從而達到所有交通信息的綜合處理，并為其他各個組成部分提供所需的重要信息，構建了一個自動化、智能化的交通管理系統(tǒng)，更加科學化、人性化地為道路上的車輛和行人服務。

前端傳感偵測系統(tǒng)包括車載傳感和交通管理設施偵測， 可以通過對車輛和交通管理設施配備各類傳感器，采集各種狀況的數據，如路面狀況、車流量狀況、車速、行人情況等實時數據。該數據同步傳送至信息存儲及處理系統(tǒng)，系統(tǒng)及時分析、處理交通信息數據并迅速制定出處理方案反饋至前端交通管理設備或車輛終端，實時管理、疏通、引導車輛和行人。視頻傳感技術和圖像處理技術可單獨或與其他傳感器配合完成對車輛違章行為的監(jiān)控。激光雷達利用激光傳感技術采集車輛特征數據和運動屬性數據，達到監(jiān)控車流量的效果。

1.3 輔助駕駛汽車

輔助駕駛汽車本質上是一個巨大的傳感器網絡。汽車個體都可以被視為一個超級傳感器集合，通常一輛汽車配備了內部和外部溫度計、亮度傳感器、一個或多個攝像頭、麥克風、超聲波雷達以及其他傳感器 [12-13]。隨著智能汽車的發(fā)展，車載電腦、GPS定位儀和無線收發(fā)器等裝置都已成為現有高端汽車標準配置。智能汽車能夠通過車輛各部位安裝的各種傳感器感知車輛自身情況和周圍環(huán)境態(tài)勢，從而分析并判斷車輛行駛狀況，并控制車輛按照人的意愿到達目的地，最終達到替代人進行自動駕駛操作的目的。傳感器網絡連接計算機系統(tǒng)提升了車輛對周圍環(huán)境的感知與控制能力，也使得行駛車輛之間甚至行車和路邊基站之間能夠無線通信。然而，各種環(huán)境感知傳感器有著各自不同的特性，在使用中存在著各自的優(yōu)勢功能和技術盲區(qū)。

目前，攝像頭、毫米波雷達及激光雷達、多傳感器信息融合技術可以充分發(fā)揮多種不同類型的傳感器技術優(yōu)勢，并根據需求對傳感器感知信息進行整合，以獲得所在環(huán)境和檢測對象更加精確的信息，如路面位置、行駛速度、車輛身份信息等，從而使得車輛能夠對當前環(huán)境態(tài)勢和自身狀況進行更為全面而及時的評估，進而做出更為智能合理的判斷和控制。

1.4 智能家居

智能家居系統(tǒng)利用物聯網技術和感知傳感技術，依照家庭和個人生活需求，由家庭局域網將與家居生活息息相關的通信設備、家庭生活用電器及家用安防設備，連接到家用智能化體系上，該體系可執(zhí)行現場內部或異地遠端的監(jiān)視和控制。利用物聯網智能控制和管理，人們可合理安排時間，優(yōu)化家庭生活形態(tài)，提高家居生活的舒適性和安全性，實現“以人為中心”的新型家居生活享受形式。此外，智能家居內各式各樣的電器設備之間也可相互接發(fā)數據，根據不同的運行狀態(tài)智能互動。智能家居設備的相應數據由傳感器感知采集， 并通過無線通信技術傳遞到家庭網關中，最后直接發(fā)送至本地智能控制端或者經過互聯網將數據發(fā)送到遠程控制端。

其中，數據采集是智能家居中的第一步，如果沒有準確的數據，那么后續(xù)的自動控制將毫無意義 [14]。傳統(tǒng)家居以人的感官（眼和耳）為主進行數據采集，進行相應的判斷并操控相應的家用電器，因此采用傳感器技術代替人進行數據采集是必然趨勢。其中音視頻傳感器是智能家居交流和互動使用的主要傳感技術。

2 傳感器可靠性評價

近年來，物聯網產品發(fā)展迅速，但是相關檢測規(guī)范不同步，導致各應用領域物聯網產品注重功能創(chuàng)新輕視質量。然而，物聯網產品智能分析及使用的前提是持續(xù)確保數據采集的真實性、可靠性、持續(xù)性。采集端硬件感知傳感器因其工作環(huán)境不同需做出不同的可靠性評價，所以即使是相同傳感器因工作環(huán)境不同采用的測試標準不同，可靠性評價的試驗內容和試驗參數的差異性也是十分明顯的。

基于圖像處理技術，攝像頭在各個領域的數據采集方面都扮演著重要角色。本文以攝像頭為例，對各個應用領域中重點關注的環(huán)境可靠性試驗項目進行分析。環(huán)境可靠性試驗可分為氣候條件試驗、機械強度試驗和電磁兼容試驗三大項， 每一大項都涵蓋多個試驗項目，如圖 3 所示。攝像頭的環(huán)境可靠性試驗因工作環(huán)境不同需要檢測的試驗項目也各不相同。例如，對于工業(yè)相機，因工作環(huán)境差異巨大，需做出“因地制宜”的環(huán)境可靠性試驗 ；手機攝像頭與手機都需在機械強度試驗中做跌落試驗 ；車載鏡頭與普通民用電子產品不同， 在環(huán)境試驗項目中要求比較多，如做氣體腐蝕試驗、沖擊試驗和大量的電磁兼容相關試驗 ；在電磁兼容試驗中，道路監(jiān)控工作環(huán)境特殊性應與路燈類似做浪涌發(fā)生試驗。各應用環(huán)境中攝像頭環(huán)境可靠性試驗項目見表 1 所列。

圖 3 環(huán)境可靠性試驗項目分類

3 結 語

在物聯網時代背景下，物聯網產品帶來的影響遠遠超出了商業(yè)領域，其不僅能帶來商業(yè)價值亦能產生社會價值。物聯網產品創(chuàng)新發(fā)展不僅要注重功能新穎，對其產品的穩(wěn)定性和可靠性也應越加重視。物聯網傳感層與應用層在實際工作層面相互重疊，導致產品傳感器工作環(huán)境復雜化，所以對物聯網產品傳感器進行針對性環(huán)境可靠性測試意義明顯。