疫情催化红外民用市场 国内红外产业链情况如何

疫情催化红外民用市场 国内红外产业链情况如何

  • 世界军用红外市场被欧美主导,我国军用红外市场增长潜力大:根据Maxtech International及北京欧立信咨询中心预测,2023年全球军用红外市场规模将达到107.95亿美元,主要以欧美发达国家占据主导。2014年全球军用红外热成像仪市场的前十大供应商中,美国厂商占据7席。目前,我国军用红外市场正快速发展,包括单兵、坦克装甲车辆、舰船、军机和红外制导武器在内的红外装备市场将迎来快速发展阶段。未来我国军用红外市场增长潜力较大。


  • 民用红外市场需求旺盛,全球龙头FLIR占据主导地位:随着红外热成像仪在电力、建筑、执法、消防、车载等行业应用的推广,民用红外热成像仪行业将迎来市场需求的快速增长期。2014年全球民用红外市场规模达到31.07亿美元,预计2020年将达到56.01亿美元,年均复合增速达到10.32%。目前北美市场占据了全球60%以上的民用红外热像产品份额,欧洲和亚洲市场则正处于快速发展阶段。全球民用红外龙头FLIR占据全球民用红外市场约40%左右市场份额,我国的高德红外、大立科技和睿创微纳等公司在民用红外市场的竞争实力也在不断提升。


  • 军工企业占据红外产业主要市场份额,民营红外企业竞争实力逐步提升:国内参与红外产业链的企业可以分为军工企业、中科院下属单位和民营企业三大类型。由于我国红外市场以军用红外应用为主导,因此军工企业占据红外产业主要市场份额。参与的军工企业包括:中电科11所、中国兵器北方夜视集团、航天科工8358所、航天八院803所、中船重工717所等。中科院下属单位主要包括:上海技物所、长春光电所等。近年来,随着民用红外市场需求的增长以及部分民营红外企业研发实力的增强,高德红外、大立科技、睿创微纳、华中数控、科盾科技等民营红外企业逐步在国内红外产业中占据一席之地。


  • 短期受疫情防控需求影响,红外体温检测仪需求快速增长。体温检测是疫情检测的第一关口,红外体温检测仪在公众场所对疑似患者甄别发挥了重要作用,是打赢疫情防控战的重要装备。根据工信部预测,疫情期间共收到各地各方面来自全自动红外体温检测仪初步预估的需求大概2万台,手持式红外体温检测仪30余万台。经预计,全自动红外体温检测仪整个需求大概6万台,手持式约55万台。目前国内红外体温检测仪主要生产企业包括高德红外、大立科技、睿创微纳等企业。目前上述公司红外体温检测仪订单均非常充足,都在加大产能投入,上述公司今年红外体温检测仪业务收入有望实现快速增长。


  • 长期政策和技术驱动,红外技术和产品将与安全监控、人脸识别等新基建结合: 红外产品是典型应急装备,可与人脸识别、视频监控等有效结合。如海康威视公司生产的智能测温人员通道组件、立式测温人证脸证一体机、智能测温人员通道。大华股份生产的红外网络摄像机、人体测温相机。目前,受疫情影响,国内部分城市小区、公司等相继开始使用。若大面积推广,将进一步拓宽红外产品的市场空间。2003年非典疫情,高德红外公司作为一家生产红外传感器的军品协作配套企业,发挥自身技术优势开发了红外测温产品,一经投放市场即获得空前成功。高德红外公司通过应对非典疫情,实现了超常发展,确立了行业领先地位,发展成为上市公司。2020年新冠肺炎疫情再次给红外产业提供了产业升级的新道路。


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红外线在光谱中波长分布


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红外热像仪工作原理图


利用红外线特性制造红外热成像仪的原理:红外热成像仪也叫红外成像系统或红外探测系统,是一种用来探测目标物体的红外辐射,并通过光电转换、电信号处理等手段,将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的高科技产品。红外图像转换成可见图像分三步进行,第一步是利用对红外辐射敏感的红外探测器把红外辐射转变为微弱电信号,该信号的大小可以反映出红外辐射的强弱;第二步是利用后续电路将微弱的电信号进行放大和处理,从而清晰地采集到目标物体温度分布情况;第三步是通过图像处理软件对上述放大后的电信号进行处理,得到电子视频信号,电视显像系统将反映目标红外辐射分布的电子视频信号在屏幕上显示出来,得到可见图像。


红外焦平面探测器是红外热像仪的核心部件:红外热像仪组成部件及技术包括红外光学系统、红外焦平面探测器、后续电路、图像处理软件。其中,红外焦平面探测器是红外热像仪的核心部件,探测器水平直接决定了最终形成的可见图像的清晰度和灵敏度。它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器,多数情况下是利用这种相互作用所呈现出来的电学效应。它也是热像仪主要成本构成,在制冷热像仪中,探测器成本高达70%,在非制冷热像仪中,探测器成本占据了1/3-1/2左右。


红外探测器经历三代发展:红外探测器的设计、生产及研发涉及到材料、集成电路设计、制冷和封装等多个学科,技术难度很大。自20世纪40年代德国研制出硫化铅探测器以来,红外技术有了很大的发展。红外探测器发展至今可以被划分为三代,第一代以分立型为主,元数在103元以下,有线列和小面阵结构;第二代为扫描型和凝视型焦平面结构,在美国出现LADAⅠ、LADAⅡ、LADAⅢ型阵列应用的基础上发展起来的焦平面阵列,规模在103~106元;第三代以凝视型为主,规模在106元以上,且强调双波长(双色)或多波长(多色)响应和更强的智能化逻辑处理功能,以及价格较低的非制冷焦平面阵列等。

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三代红外探测器代表产品


世界红外成像市场欧美主导,军民侧重各有不同

红外热成像仪最早运用在军事领域:红外热成像仪能在完全黑暗的环境下探测到物体,即使在有烟雾、粉尘的情况下也不需要可见光光源,因此可以全天候使用。红外热成像仪以被动的方式探测物体发出的红外辐射,比其他带光源的主动成像系统更具有隐蔽性。由于红外热成像具有隐蔽性好、抗干扰性强、目标识别能力强、全天候工作等特点,所以被应用于军事侦察、监视和制导等方面,在武器装备中得到广泛应用。

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红外成像在军用领域应用


世界军用红外未来市场被欧美主导:出于红外热成像仪的军事敏感性,军用产品往往以国家为单位实施产品和技术垄断,尤其各技术领先国对军用红外热像产品和技术高度保密,导致不同国家的红外热成像仪企业之间在军用领域一般不会产生直接的市场竞争。


具体看来,本行业的竞争主体集中在美国、法国、英国和以色列等国。其中美国以强大的科研优势保持领先,在国际军品市场占据绝对主导地位。据Maxtech International统计,2014年全球军用红外热成像仪市场的前十大供应商中,美国厂商占据7席,排名前3位的Lockheed Martin Corporation、Raytheon Company、L3 Technologies, Inc.占据了45%以上的份额,排名四到十位分别是:Thales Group、SAGEM、Northrop Grumman Corporation、FLIR、United Technologies Corporation、BAE Systems plc及Elbit Systems Ltd.。


我国军用红外市场潜力巨大:与国际市场相比,我国的军用市场由于底子薄,仍处在大力追赶阶段。近年来红外热像仪在我国军事领域的应用处于快速提升阶段,包括单兵、坦克装甲车辆、舰船、军机和红外制导武器在内的红外装备市场将迎来快速发展阶段。国内军用红外热像仪市场正快速发展,属于朝阳行业,市场容量巨大。我国军用红外市场规模约340亿:我国的军队人员数量约为200万人,如果未来我军10%的部队装备红外热像仪,则我国单兵用红外热像仪市场容量可达到20万套,以每套2万元来计算,其市场容量可达40亿元。此外,考虑到军机、坦克等市场,我国军用红外市场总容量或达300亿元以上,假设红外系统更新周期为10年,每年的市场规模平均在30亿元以上。


  • 红外在民用领域的应用更加广泛:在民用领域,红外热成像仪行业已充分实现市场化竞争,各企业面向市场自由竞争。随着非制冷红外热成像技术的发展,红外热成像仪在民用领域得到了广泛的应用,其民用市场保持着很快的增长速度,增长幅度要远大于军用领域。红外热成像仪在民用市场消费额的快速增长主要来源于产品成本下降带来新应用领域的不断扩大,随着红外热成像仪在电力、建筑、执法、消防、车载等行业应用的推广,国际民用红外热成像仪行业将迎来市场需求的快速增长期。
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红外成像在民用领域应用


传统红外军民产品广泛应用,新兴民用市场方兴未艾

红外产品主要以红外热像整机及以红外热成像为核心的综合光电系统及高端装备产品为主。被广泛应用于工业检测、安防监控、医疗、交通、航空航天、国防等领域。

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红外产品在军民领域拥有广泛的应用


主要军用红外产品:红外产品广泛应用于各军种,为维护国家安全与社会安定贡献了一份力量。陆地为单兵、个人视觉、武器视觉、车载、导弹导引头等提供红外光电被动热成像及综合光电系统方案。机载各种机载红外装置可昼夜工作, 具有被动隐蔽特点,有识别伪装和透过烟、尘和雾的能力,可实现对目标的监控、搜索和跟踪方案。船载为船载导航、执法巡逻、搜索救援等应用提供红外夜视成像方案及综合光电系统方案,可实现对目标的监控、搜索、侦察和跟踪。


民用红外产品包括红外热成像仪,红外远望镜、人体测温等其中便携式测温热像仪应用最为广泛,应用领域包括电器设备检测、医疗诊断、建筑检测、机械设备检测、化工设备检测、通信设备检测等场景。


疫情催化红外民用市场,多家厂商受益

红外体温检测仪能够检测人体体温,在新型冠状病毒感染肺炎防护过程中可以起到初步筛查潜在感染患者的关键作用。体温检测是疫情检测的第一关口,红外体温检测仪在公众场所对疑似患者甄别发挥了重要作用,是打赢疫情防控战的重要装备。红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。待测目标的红外辐射信号,经过光学接收器传输给调制器滤除大面积的背景干扰信号,然后经过红外探测器将红外辐射信号转变成电信号,该信号经过放大器和信号处理电路,并按照一定的算法和目标发射率校正后,最终可转变为被测目标的温度值。红外体温检测仪与水银

体温计、电子体温计等常见家用体温计相比,效率更高,使用更加方便,且无需对人体直接接触即可工作,使用过程更加卫生。因此,在人流密集的交通关口、医院、小区等公共场合更为适用,也成为在当前疫情防护过程中重要的医疗物资之一。

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红外测温仪原理图


此次疫情中广泛使用的红外体温探测仪分为全自动和手持红外两种类型,手持式市场需求量更大,但产值占比较小。其中,全自动红外体温检测仪分为立式、门式等形态,它的特点是不需要专人操作即可对体温异常的目标人群进行主动报警。可用于机场、地铁、车站等人流较大的公共场所。手持红外体温检测仪则需要专门人员人为手持操作测量,一般需对准目标人员额头、耳朵等部位,结果可在短时间内显示。与全自动检测仪相比,手持式应用场景更灵活,且价格更加低廉,因此其市场需求量要远大于全自动式。根据赛迪产业大脑数据,2019年手持式的产量约是全自动式的10倍,与工信部预测的需求数据相仿。然而由于单价差距明显,手持式仅占总体产值的5%,全自动式占了剩下的95%。在疫情影响下,市场需求有望得到释放,两种体温探测器产能都将得到进一步刺激。

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我国红外体温监测仪生产制造企业top10


国内红外行业主要的企业

军工企业占据红外产业主要市场份额:红外产业链可以分为上游红外探测器,中游的机芯和下游的红外整机三大部分。目前,国内参与红外产业链的企业可以分为军工企业、中科院下属单位和民营企业三大类型。由于我国红外市场以军用红外应用为主导,因此军工企业占据着红外市场大部分市场份额。主要参与的军工企业包括:中国电子科技集团、中国航空工业集团、中国航天科技集团、中国航天科工集团以及中国兵器工业集团等。中科院下属单位主要包括:中科院上海技物所、中科院长春光电所等。


民营红外企业竞争实力逐步提升:早期,我国大部分民营红外企业研发实力较弱,主要为国外产品的代理商或者系统集成商,竞争实力低。近年来,随着民用红外市场需求的增长以及部分民营红外企业研发实力的增强,部分民营红外企业逐步脱颖而出。高德红外、大立科技、烟台艾睿、华中数控、科盾科技以及广州萨特等民营红外企业逐步在国内红外产业中占据一席之地。


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