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        傳感器發展,為物聯網萬億級市場插上騰飛的翅膀

        打印 來源: 浙江省儀器儀表行業協會   發布者:ZJAIA
          瀏覽541次 時間:2019年9月14日 11:06
        隨著物聯網的發展,最終會把我們帶到一個被傳感器包圍的智能世界。

          傳感器是物聯網發展的基石

          雷軍說過這樣一句名言:“站在風口處,豬也能飛起來,長出一個小翅膀,就能飛得更高”。隨著工信部在6月6號發放5G正式商用牌照,5G的到來似乎將物聯網推到了一個風口處,而物聯網的小翅膀是什么呢,或許不同的人有不同的答案,而傳感器無疑是其中一個重要的選項。

          

         圖一:物聯網層次結構

          從物聯網層次結構圖中可以看到物聯網主要是由:感知層、網絡層、支撐層和應用層四部分構成。有句俗話說得好:下層基礎決定上層建筑。傳感器作為物聯網感知層的重要組成部分之一,作為整個物聯網的基礎,其重要性是不言而喻的。

          物聯網系統中的海量數據信息來源于終端設備,而終端設備數據來源可歸根于傳感器,傳感器賦予了萬物“感官”功能,如人類依靠視覺、聽覺、嗅覺、觸覺感知周圍環境,同樣物體通過各種傳感器也能感知周圍環境。且比人類感知更準確、感知范圍更廣。例如人類無法通過觸覺準確感知某物體具體溫度值,也無法感知上千高溫,也不能辨別細微的溫度變化,但傳感器可以?梢哉f傳感器就是“萬物互聯”時代物體與物體之間交流的“語言”。

          “傳感器”肩負重任

          正因為感知層是物聯網的根底和核心,所以傳感器技術在整個物聯網行業的發展中扮演著非常重要的角色,也成為了制約我國物聯網發展的最大瓶頸。

          物聯網自提出到如今已經二十多年,但傳感器部署規模并未普及,致使沒有足夠物理層,導致數據不足,從源頭上制約產業發展。傳感器部署作為物聯網基礎設施,多年前就有國家提出萬億傳感器革命,旨在推動社會基礎設施和公共服務中每年使用1萬億個傳感器,并預計在2030年后將100萬億傳感器嵌入到各種場所。

          我國早在20 世紀60年代開始涉足傳感器制造業,經歷了多年的發展,大體可分為三代:

          第一代:是結構型傳感器,它利用結構參量變化來感受和轉化信號。

          第二代:傳感器是20世紀70 年代開始發展起來的固體傳感器, 這種傳感器由半導體、電介質、磁性材料等固體元件構成,是利用材料某些特性制成的。

          第三代:傳感器是80年代剛剛發展起來的智能傳感器。所謂智能傳感器是指其對外界信息具有一定檢測、自診斷、數據處理以及自適應能力,具有高精度、成本低、功能多樣化、自動化強等特點,是微型計算機技術與檢測技術相結合的產物。

          智能傳感器具有信息采集、信息處理、信息交換、信息存儲功能的多元件集成電路,是集傳感芯片、通信芯片、微處理器、驅動程序、軟件算法等于一體的系統級產品。

          在物聯網這個智能感知時代,智能傳感器是實現物聯網的關鍵技術之一,在很多物聯網場景下的傳感器都具有智能傳感器的特點,它在工業、農業、醫療、交通等領域將發揮巨大作用,在未來的傳感器市場上,智能傳感器的比重會越來越大。


          數據來源:互聯網(2018年數據)

         

          從2018年的全球傳感器行業市場份額調查數據中可以得知,美國、日本、德國占據全球傳感器市場七成份額,而我國僅占到10%左右。由此可見,我國的市場占額與某些發達國家相比還有很大的差距。

          在傳統的傳感器市場,我國企業由于起步晚、核心材料缺失、技術落后及產業生態缺失等,整個傳感器處于緩慢發展的狀態。隨著物聯網的推進,傳感器在各大領域的作用越來越明顯,我國的傳感器企業也迎來了新的機遇。目前中國已經成為全球最大的物聯網市場,未來仍有較大的發展空間,物聯網需要各式各樣的智能傳感器,在這一點上我國企業與國外站在了同一起跑線上,智能傳感器將是我國未來實現趕超的一個重要的機會。

          傳感器的趨勢所在  

          小小傳感器驅動數字變革,工廠帶來數字化為背景的一場全新工業革命,從無處不在的智能攝像頭到部署在城市各個角落的各種傳感器,以此對城市各種數據進行收集,并經云端AI技術處理后,有助于提高對交通和街道等城市公共管理能力,仿佛這一切都是建立在傳感器上的,那么未來傳感器會朝著什么樣的方向發展呢?

         。1)微型化

          微型傳感器是基于半導體集成電路技術發展的MEMS(microelectro-mechanicalsystems微電子機械系統)技術,利用微機械加工技術將微米級的敏感組件、信號處理器、數據處理裝置封裝在一塊芯片上,具有體積小、成本低、便于集成等明顯優勢,并可以提高系統測試精度,F在已經開始用基于MEMS技術的傳感器來取代已有的產品。隨著微電子加工技術特別是納米加工技術的進一步發展,傳感器技術還將從微型傳感器進化到納米傳感器。微型傳感器的研制和應用將越來越受到各個領域的青睞。

          (2)智能化

          智能化傳感器是由一個或多個敏感元件、微處理器、外圍控制及通訊電路、智能軟件系統相結合的產物,它兼有監測、判斷、信息處理等功能。與傳統傳感器相比,它具有很多特點。例如,它可以確定傳感器工作狀態,對測量資料進行修正,以便減少環境因素如溫度、濕度引起的誤差;它可以用軟件解決硬件難以解決的問題;它可以完成資料計算與處理工作等。而且智能傳感器的精度、量程覆蓋范圍、信噪比、智能水平、遠程可維護性、準確度、穩定性、可靠性和互換性都遠高于一般的傳感器。

          (3)仿生化

          仿生傳感器是通過對人的種種行為如視覺、聽覺、感覺、嗅覺和思維等進行模擬,研制出的自動捕獲信息、處理信息、模仿人類的行為裝置,是近年來生物醫學和電子學、工程學相互滲透發展起來的一種新型的信息技術。隨著生物技術和其他技術的進一步發展,在不久的將來,模擬生體功能的仿生傳感器將超過人類五官的能力,完善目前機器人的視覺、味覺、觸覺和對目標物體進行操作的能力。我們將看到仿生傳感器應用的廣闊前景。

          (4)無線網絡化

          隨著通訊技術的發展、無線技術的廣泛應用,無線技術也應用到傳感器技術中來。比如水文觀測中通過傳感器收集到水文的信息,然后通過無線技術發送到集中控制平臺,這樣我們就可以在控制平臺上監測到各個點的水文信息。在航天技術中我們通過衛星把傳感器的采集數據發回地面,從而了解到到太空中的各種情況。

          機遇與挑戰

          中國物聯網產業將成為萬億元級的新興產業,物聯網具有十分廣闊的發展前景。而傳感器是構成物聯網的基礎探測終端,作為物聯網發展的重要技術,傳感器技術自然成為市場關注的焦點。傳感器的應用市場是非常廣泛的,這對傳感器行業而言無疑是一個極大的機遇。

          也正如大連理工大學唐禎安教授所說:“物聯網對傳感器行業的挑戰在于對傳感器產品的多品種的需求,能夠滿足萬事萬物的測量要求;傳感器的集成化,滿足檢測、處理、傳輸系統的綜合要求;傳感器的網絡化以及低功耗特性,打造綠色電子,支持低碳環保的應用需求!边@無疑也是對傳感器行業的一個巨大的挑戰。

          物聯網和傳感器必定是相輔相成的。(來源:控制工程網)

        TAG: 傳感器 物聯網
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