淺談物聯(lián)網(wǎng)傳感器
物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things)也稱傳感網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of things)的定義是:通過射頻識別(RFID)、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備,按約定的協(xié)議,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進行信息交換和通訊,以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。
物聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術——傳感器:
物聯(lián)天下,傳感先行”是當今物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的共識。物聯(lián)網(wǎng)主要由感知層、網(wǎng)絡層、支撐層和應用層四部分構成。感知是物聯(lián)網(wǎng)的先行技術,物聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定運行,離不開眾多感知技術的加持,其中最為關鍵的技術之一便是傳感器如壓力傳感器。
作為物聯(lián)網(wǎng)的“觸手”,傳感器對當今信息時代有著至關重要的作用,已經(jīng)滲透進了工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、生物工程等多行業(yè)多領域之中。
傳感器部署作為物聯(lián)網(wǎng)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。
可以毫不夸張的說,未來物聯(lián)網(wǎng)有多大的市場,傳感器就能有多大的作為。
2019年6月,工信部發(fā)放5G商用牌照,5G的到來將物聯(lián)網(wǎng)推到了一個“風口”處?!?017—2018年中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展年度報告》顯示,2017年,我國物聯(lián)網(wǎng)市場已進入實質性發(fā)展階段,全年市場規(guī)模突破1萬億元,預計2021年,我國物聯(lián)網(wǎng)平臺支出將位居全球第一。
隨著物聯(lián)網(wǎng)需求的增加,我國傳感器行業(yè)呈現(xiàn)出一種高速增長的態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計,預計到2021年我國傳感器市場將增至5937億元,未來五年中國傳感器產(chǎn)業(yè)年均復合增長率約30%,遠高于全球平均水平。
在萬物互聯(lián)時代,我國建成了全球最大的NB-IoT網(wǎng)絡,形成了最為活躍的物聯(lián)網(wǎng)應用市場。但與此同時,我國在物聯(lián)網(wǎng)傳感器方面有待突破。
沒有傳感器,云計算和大數(shù)據(jù)將“難為無米之炊”,物聯(lián)網(wǎng)將走向“空心化”,智能制造等實體經(jīng)濟也就成為“空中樓閣”。這一切都需要性能更優(yōu)的傳感器做支撐,這對我國傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出了前所未有的挑戰(zhàn)力傳感器。
“目前我國缺乏的是高端的、靈敏的傳感器。就總體水平而言,國產(chǎn)的傳感器產(chǎn)品仍以中低端為主,技術水平相對落后。中國市場上的中高端傳感器進口占比達80%,數(shù)字化、智能化、微型化產(chǎn)品嚴重欠缺?!惫ば挪侩娮有畔⑺靖彼鹃L彭紅兵曾如此說到。
因此,推動高中端傳感器國產(chǎn)化迫在眉睫。首先,國內(nèi)傳感器企業(yè)應從自身出發(fā),加大核心高科技創(chuàng)新投入,繼續(xù)發(fā)揮在國內(nèi)市場應用、渠道、服務、價格、產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)等領域的固有優(yōu)勢,推進市場化應用,這是國產(chǎn)中高端傳感器發(fā)展關鍵點。
其次,國家應該積極營造公平、透明的經(jīng)營環(huán)境,促使應用端在采購傳感器時遵從市場價值規(guī)律,比如應該禁止在招標中指明必須使用進口產(chǎn)品。再次,打通科研成果產(chǎn)業(yè)化通道,積極、客觀、細致、持續(xù)積累國內(nèi)外中高端核心傳感器行業(yè)技術,推進標準化和行業(yè)協(xié)作,助力中高端傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
相信在國家和企業(yè)的共同能力下,我國傳感器產(chǎn)業(yè)將迎來嶄新的發(fā)展局面,未來發(fā)展被看好。新思界產(chǎn)業(yè)研究分析師認為,傳感器在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中扮演著基礎性、核心性角色,未來市場潛力很大,國內(nèi)在“十四五”期間仍會出臺更多的鼓勵性政策促進行業(yè)的發(fā)展,行業(yè)發(fā)展前景較好。
物聯(lián)網(wǎng)傳感器作用:
人們?yōu)榱藦耐饨绔@取信息,必須借助于感覺器官。而單靠人們自身的感覺器官,在研究自然現(xiàn)象和規(guī)律以及生產(chǎn)活動中它們的功能就遠遠不夠了。為適應這種情況,就需要物聯(lián)網(wǎng)傳感器。因此可以說,物聯(lián)網(wǎng)傳感器是人類五官的延長,又稱之為電五官。
新技術革命的到來,世界開始進入信息時代。在利用信息的過程中,首先要解決的就是要獲取準確可靠的信息,而傳感器是獲取自然和生產(chǎn)領域中信息的主要途徑與手段。
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中,要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù),使設備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài),并使產(chǎn)品達到最好的質量。因此可以說,沒有眾多的優(yōu)良的傳感器,現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎。
在基礎學科研究中,物聯(lián)網(wǎng)傳感器更具有突出的地位?,F(xiàn)代科學技術的發(fā)展,進入了許多新領域:例如在宏觀上要觀察上千光年的茫茫宇宙,微觀上要觀察小到 cm的粒子世界,縱向上要觀察長達數(shù)十萬年的天體演化,短到 s的瞬間反應。此外,還出現(xiàn)了對深化物質認識、開拓新能源、新材料等具有重要作用的各種極端技術研究,如超高溫、超低溫、超高壓、超高真空、超強磁場、超弱磁碭等等。顯然,要獲取大量人類感官無法直接獲取的信息,沒有相適應的傳感器是不可能的。許多基礎科學研究的障礙,首先就在于對象信息的獲取存在困難,而一些新機理和高靈敏度的檢測傳感器的出現(xiàn),往往會導致該領域內(nèi)的突破。一些傳感器的發(fā)展,往往是一些邊緣學科開發(fā)的先驅。
物聯(lián)網(wǎng)傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、智能家居、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域??梢院敛豢鋸埖卣f,從茫茫的太空,到浩瀚的海洋,以至各種復雜的工程系統(tǒng),幾乎每一個現(xiàn)代化項目,都離不開各種各樣的傳感器。
由此可見,物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術在發(fā)展經(jīng)濟、推動社會進步方面的重要作用,是十分明顯的。世界各國都十分重視這一領域的發(fā)展。相信不久的將來,傳感器技術將會出現(xiàn)一個飛躍,達到與其重要地位相稱的新水平。 [2]
傳感器就是把自然界中的各種物理量、化學量、生物量轉化為可測量的電信號的裝置與元件,可見傳感器的眾多和紛雜。傳感器的定義決定了它本身的復雜性和眾多品種。
傳感器屬于物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢,成為人類全面感知自然的最核心元件,各類傳感器的大規(guī)模部署和應用是構成物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的基本條件。對應不同的應用我們提供不同的傳感器,覆蓋范圍包括智能工業(yè)、智能安保、智能家居、智能運輸、智能醫(yī)療等等。