物联世界的"触角"——传感器

信息技术高速发展的今天,数据的获取与分析已经成为先进制造、人工智能等众多行业的基础,传感器作为机器获取物理世界数据的第一步,是进行数据采集的重要工具,是新技术革命和信息时代的重要技术基础,广泛应用于航空航天、国防科技、工业制造、农业生产、环境保护、医疗检测等各个领域。

随着智能化产业的不断推进,在物联网、智慧城市、人工智能、工业互联网等领域将越来越重视对传感器的应用,以智能传感器为重要组织部分的先进制造业将是未来重要的战略性新兴产业。

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物联网时代,传感器产业成必争高地

传感技术的不断进步为未来物联网的构建提供了可靠的技术基础。传感器在我们每天的生活中随处可见,频繁使用的智能手机、上下班乘坐的地铁、舒适的智能家居,都离不开各类传感器的运作。

传感器的种类成千上万,但可大致分为传统传感器和智能新型传感器两大类别。传统传感器历史悠久,与工业制造紧密相连,是一种使用量大、应用面广的基础零部件,但是大多属于低端基础类别,反应速度、精度、稳定性等方面都存在一定的弱势,一般只能记录物理数据再发送至控制器处理,无法实现前端自动、智能的采集、分析海量数据的功能。而现代工业、精密仪器制造等,对工业控制、精准度、通信等提出了更高的要求,智能新型传感器顺势而生,其最大的价值就在于可以将传感器的信号检测功能与微处理器的信号处理功能有机地融合在一起,就先进制造领域来看,其不仅能够提供生产控制的实时监测数据,还可以提供预警和状态监控,使现场设备透明并实时可控。

智能传感器的发展水平已经成为衡量一个国家是否具有国际竞争优势的重要标志。《中国制造2025》、《智能传感器产业三年行动指南(2017-2019)》等都对传感器产业发展提出了明确的要求,大力发展具有自主知识产权的高端智能传感器,为打造工业互联网、物联网、智能制造等提供基础保障。不难看出,传感器产业已经成为一块"兵家必争之地"。

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传感器产业国内外发展现状

全球来看,目前欧美日企业依靠高端产品维持着不可撼动的市场优势,在传感器制造工艺以及技术方面,美国、德国以及日本等发达国家长期处于国际市场领先地位,品牌优势明显,三国几乎垄断了全球约70%的市场。美国对开发和利用传感器技术相当重视,近年来又在洛杉矶专门成立了用于设计智能传感器的制造业中心,获得联邦政府以及来自美国30多个州的近200家私营企业、学术机构和非营利机构等合作伙伴的投资和支持。日本日立制作所也将大量资金集中投向传感器、人工智能和机器人,规模将与在世界市场上竞争的美国通用和德国西门子相匹敌。

中国经过多年的发展,传感器行业形成了一定的优势,但是不足之处也比较明显。作为全球最有潜力的物联网市场,每年80%以上的中高端传感器均来自国外,中国企业大多以中低端产品为主,受制于整体技术水平的落后。究其原因,主要在人才、产业环境、企业能力等方面。传感器研究大多集中在高等院校,相关研究最终能落地的少之又少;另外传感器属于基础科学,是材料学和化工学的结合,最关键的一环是敏感元器件,而国内企业的设计、封装工艺等与国外仍存在一定差距。但是随着"中国制造2025"、"互联网+"行动计划的大力推进以及在资本、技术等有利因素的驱动下,中国传感器产业将有望取得快速突破。

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连接智慧未来,发展前景广阔

不论是中国,还是全世界,建设智慧城市都已成为未来趋势,传感器作为智慧城市的触角,产业将会形成更大的市场。

美、英、德、日等国先一步开展了智慧城市的实践,例如韩国松岛铺设了交通信息传感器,使车流和人流实现最优化配置;英国格洛斯特利用传感器,建立"智能屋",可以自动监测老年人在屋内的活动,并配合医疗设备将心率、血压等数据自动传输给相关医生;美国迪比克利用物联网技术完成了水电资源的数据建设,利用低流量传感器技术预防资源泄漏,同时仪器记录的数据会及时反映在综合监测平台上,以便进行分析、整合和公开展示。

在眼下最火爆的自动驾驶、智慧交通、智能电网等方面传感器也均功不可没。自动驾驶领域传感器的使用规模达千亿元以上,智能手机、可穿戴设备、智能门锁等产品搭载的指纹识别传感器,也已迎来了爆炸式增长。

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沙利文全球合伙人、全球市场战略规划副总裁兼大中华区总裁王昕博士指出,传感器作为重要的数据采集入口,在全球智能化的发展趋势下,势必会迎来巨大的发展空间。未来传感技术总的发展趋势将是智能化、微型化、多功能化,而物联网、智慧城市将成为未来传感技术重要的下游应用市场。同时,日益增长的应用需求也为传感器企业发展带来了前所未有的机遇,传感器产业将日益走向成熟,迎来最好的时代。

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