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号外!正确打开传感器的姿势你Get到了吗

点击次数:402次 发布时间:2018-08-09

  如今,“没有传感器就没有现代科学技术”已然成为全世界公认的观点,各国将传感器提到了较高的位置,在发展传感器产业方面任谁也不想落后于人。我国传感器市场亦在智能制造浪潮的推动下,进入快速增长的新阶段,而随着物联网行业的全面爆发,传感器厂商也正式迎来发展的红利时期。

2017年11月20日,工信部正式下发《智能传感器产业三年行动指南(2017-2019)》(简称“指南”),《指南》提出总体目标,规划到2019年实现传感器产业取得明显突破,智能传感器产业规模达到260亿元,其中主营业务超过10亿元的企业达到5家,超过1亿元的企业实现20家。微机电系统(MEMS)工艺生产线产能稳步增长。

智能化传感器乃大势所趋

2017年12月15日,工信部正式印发了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划》,为2018年到2020年人工智能发展指明了前进的方向。计划中的重点内容是培育八项智能产品和四项核心基础,而智能传感器正排在核心基础的第一位,处于最基础、Z重要的地位。

计划中提出要发展市场前景广阔的新型生物、气体、压力等智能传感器,并对传感器发展的水平提出了具体的要求,到2020年,压电传感器、磁传感器、红外传感器等的性能显著提高,达到水平以内的压力传感器实现商用,弱磁场分辨率达到1pT的磁传感器实现量产。

智能传感器属于物联网的神经末梢,成为人类全面感知自然的最核心元件,各类智能传感器的大规模部署和应用是构成物联网不可或缺的基本条件。对应不同的应用范围会使用不同的传感器,其覆盖范围包括智能制造、智慧城市、智能安保、智能家居、智能运输、智能医疗等。

相较于普通传感器的感知——输出的单一功能,以及失效后无法及时判定等问题,智能传感器本身具备的各类自主功能是“智能”的主要表现,包括针对安装使用过程中的自主校零、自主标定、自校正功能,使用过程中应对各类环境干扰及变化的自动补偿功能,工作状态下的数据采集及自主分析、数据处理及执行干预等本地逻辑功能,数据采集后的上传及系统指令的决策处理功能等,特别是面向更多无人值守应用环境,以及大数据分析数据采集产品中的自学习功能等,这些都是传感器智能化的表现,这其中多数都属于典型的物联网特征应用。

不得不说,传感器日趋智能化对于传感器制造商来说既是机遇,也是挑战。

传感器的应用,其实就在身边

上面我们已经提到,日趋智能化的传感器对于制造商来说是一个不错的红利时期,毕竟现在许多行业领域都需要传感器让设备对外界进行感知,今天,工控小编跟您谈一谈近几年Z受人关注的三个代表性领域:智慧工厂、智能电网和自动驾驶。

智慧工厂:在工业生产的各个环节中,几乎都需要传感器进行监测,并把数据反馈给控制中心,以便对出现异常节点进行及时干预,保证工业生产正常进行。业界普遍认为,新一代的智能传感器是智能工业的“心脏”,它让产品生产流程持续运行,并让工作人员远离生产线和设备,保证人身安全和健康。例如在汽车制造行业中,汽车零部件工厂和装配线上的金属冲压机器的每个动作都需要传感器跟踪。

智能电网:智能电网中传感器的应用,是利用传感器对某些电力产品的质量、故障定位等作出快速直接测量并进行在线监控。目前所提倡的智慧城市、智能电网概念,究其根本:建立智能电网所需要的终端电力信息采集系统,很大程度上是指传感器网络,智能电网的建设,直接带动了传感器市场,同时,为了满足智能电网日后升级的需求,电力系统传感器也在向智能化、系统化、网络化迈进。

自动驾驶:在智慧交通时代,主动安全技术成为备受关注的新兴领域,需要改进现有的主动安全系统,比如侧翻(rollover)与稳定性控制(ESC),这就需要加速度传感器和角速度传感器来感测车身姿态。除此之外,传感器在汽车领域还有很多应用,包括安全气囊、汽车发动机等。

自动驾驶技术的兴起,进一步推动了传感器进入汽车。虽然GPS接收器可以计算自身位置和速度,但在GPS信号较差的地方(地下车库、隧道)和信号受到干扰的时候,汽车的导航会受到影响,这对自动驾驶来说是致命的缺陷。利用陀螺仪和加速度计获取速度和位置(角速度和角位置),车辆任何细微的动作和倾斜姿态,都被转化为数字信号,通过总线,传递给行车电脑。

笔者观点

目前,中国的传感器产业已形成了从技术研发、设计、生产到应用的完整产业体系。近年来,我国传感器市场一直持续增长,近千亿的市场规模亦吸引不少国外厂家进驻中国进行布局,当中暴露出的是国内外传感器技术之间的差距。

智能制造所需的某些特殊部件,如需要耐高温高压的传感器,国内产品的可靠性、稳定性还是有些差距。在航天、军工等领域,为了做到自主安全可控,可以不计成本地生产研发、生产部分高端传感器。但是应用到工业领域,目前阶段还是采购进口产品比较划算。对于高端电机、视觉、力觉等高附加值的传感器,我国现在还无法大规模生产,只能依赖进口。为了追求整个系统的一致性和可靠性,又连带许多传感器也要使用进口产品。

可见,目前我国高端制造领域所采用的传感器还是依赖于进口,市场规模仍将持续保持在千亿以上,但尽管如此,中国传感器产业的总体水平,还是远远落后于发达国家。由于国内尚无一套有自主知识产权的传感器设计软件,可靠性远低于国外同类产品,因此国产传感器仍以中低端为主,缺乏核心技术和基础能力。

 

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