導(dǎo)讀:傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的“五官”,是用于采集各類信息并轉(zhuǎn)換為特定信號的器件,也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。
傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的“五官”,是用于采集各類信息并轉(zhuǎn)換為特定信號的器件,也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志,與通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)構(gòu)成信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。近年來,伴隨著技術(shù)的集成化趨勢,傳感器逐步走向模塊化、微型化?! ?/span>
由于世界各國普遍重視對傳感器投入研發(fā),以及市場對傳感器需求的增加,近年全球傳感器市場保持穩(wěn)步增長。2017年,全球傳感器市場規(guī)模突破2000億美元,達(dá)2075億美元,增速達(dá)14.7%?! ?/span>
從市場分布來看,目前全球傳感器研制生產(chǎn)單位超過6500家。美國、歐洲、俄羅斯各自從事傳感器研究和生產(chǎn)廠家1000余家,日本有800余家。但GE傳感器、愛默生、西門子、博世、意法半導(dǎo)體、霍尼韋爾、ABB、日本橫河、歐姆龍、施耐德電氣、E+H等美國、日本、德國的幾家龍頭公司占據(jù)主導(dǎo)地位,共占據(jù)近70%的市場份額。
與此同時,我國的傳感器起步相對較晚,在高端傳感器方面的發(fā)展落后于歐美日韓等發(fā)達(dá)國家,伴隨著國內(nèi)信息化飛速發(fā)展,同時國家將傳感器技術(shù)列為重點突破的領(lǐng)域,我國正興起新一輪傳感器研發(fā)熱潮。目前,已形成較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈,材料、器件、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等方面水平不斷完善,全國從事傳感器研究的相關(guān)企業(yè)接近2000家,其中上市公司近30家,自主品牌達(dá)6000多種。
圖源:圖蟲創(chuàng)意
傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)
新技術(shù)革命的到來,使得世界正在從移動互聯(lián)網(wǎng)向萬物互聯(lián)的新時代過渡,彼時,不光人與人,人與物、物與物之間都能實現(xiàn)互聯(lián),由此產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)將會徹底改變?nèi)藗兊纳睿踔林厮苷麄€商業(yè)社會。而這其中,以傳感器為核心的傳感技術(shù)是數(shù)據(jù)采集的入口,是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)末梢,是所有系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)信息的唯一方式和手段,也是實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)與核心?! ?/p>
目前,物聯(lián)網(wǎng)傳感器已經(jīng)滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)種植、商業(yè)服務(wù)等各個領(lǐng)域,從智慧城市到智能制造,從智慧醫(yī)療到智能家居,傳感器早已無處不在,并將隨著各個領(lǐng)域的逐漸普及,迎來更大的發(fā)展。
在工業(yè)領(lǐng)域,自動化生產(chǎn)過程中,傳感器是必不可缺的基礎(chǔ)元器件,制造商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(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài),保障產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。而且如果能進(jìn)一步將傳感器技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)平臺技術(shù)結(jié)合,還可能在設(shè)備出現(xiàn)故障之前就提前發(fā)現(xiàn)問題,這即是所謂的“預(yù)測性維護(hù)”,由此,制造商可以從被動服務(wù)變成主動服務(wù),并由此開拓以服務(wù)為中心的新商業(yè)模式?! ?/p>
在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中,人們獲取農(nóng)田信息的方式很有限,主要是通過人工測量,不但不夠及時、精確,還會消耗大量的人力。例如,人們從很早就注意到了二氧化碳濃度、溫濕度對食用菌等溫室作物生長的影響,但基本沿用老辦法,讓工作人員每天去每個大棚里用檢測儀檢測二氧化碳濃度,然后開啟風(fēng)機(jī),打開側(cè)窗、天窗。但是現(xiàn)在,通過使用無線傳感網(wǎng)絡(luò)可以有效快速獲取精確的作物環(huán)境和作物信息,如果能進(jìn)一步將系統(tǒng)與天窗、風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生聯(lián)動,將大大節(jié)省人力,提高效率。此外,在監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣變化、畜禽舍環(huán)境狀況以及大面積的地表檢測等方面,傳感技術(shù)正在發(fā)揮著越來越重要的作用?! ?/p>
在智能穿戴領(lǐng)域,傳感器可以辨別方向,導(dǎo)航,輔助運動,通過傳感器隨時隨地測量、記錄和分析人體的活動情況,用戶可以知道跑步步數(shù)、游泳圈數(shù)、騎車距離、能量消耗和睡眠時間,甚至分析睡眠質(zhì)量等。在醫(yī)療穿戴領(lǐng)域,健康預(yù)警、病情監(jiān)控,借助傳感器技術(shù),醫(yī)生可以提高診斷水平,家人也可以與患者進(jìn)行更好的溝通。例如由血壓傳感器構(gòu)成的可穿戴醫(yī)療設(shè)備,可以對用戶身體數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤和監(jiān)測,分析提煉出醫(yī)學(xué)診斷模型,預(yù)測和塑造用戶的健康發(fā)展?fàn)顩r,為用戶提供個體化心血管專項貼身醫(yī)療及健康管理方案,同時也幫助家人關(guān)懷親人的健康狀況?! ?/p>
在智能家居領(lǐng)域,傳感器同樣發(fā)揮著巨大的作用。比如,熱紅外傳感器可以檢測到人體的存在,當(dāng)我們在看電視的時候,離開電視機(jī)三分鐘后,傳感器檢測不到人體了,電視機(jī)就自動進(jìn)入休眠狀態(tài),再過兩分鐘要還沒有人,就可以自動關(guān)機(jī)了。同理,傳感器也可以在智能空調(diào)中起到作用,它能判斷人在屋內(nèi)的位置,并把空調(diào)的風(fēng)向轉(zhuǎn)向相應(yīng)的對象。家庭安防也離不開傳感器,在家里安裝一個超聲波傳感器后,一旦有人進(jìn)來,整個超聲波波形發(fā)生改變,接受器就會及時發(fā)出警報?! ?/p>
目前,業(yè)內(nèi)對傳感器都有著共同的需求,即智能化、小型化、微功耗和低成本。具體來說:
智能化:在感知末端,傳感器不再僅僅是一個轉(zhuǎn)換元件,必須與MCU集成,能對采集信息進(jìn)行加工和處理,按照一定的策略對信息進(jìn)行采集、加工、判斷、傳輸,同時達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn),以滿足傳感器的互換性;
小型化:要求其能藏身設(shè)備當(dāng)中或不被人察覺; 微功耗:部署位置和應(yīng)用的多樣性,要求傳感器需要自帶電源或者盡可能少消耗電源,所以,微功耗是物聯(lián)網(wǎng)傳感器的必備要求;
低成本:物聯(lián)網(wǎng)的海量連接超出大眾想象,只有低成本的傳感器,才可能進(jìn)行大規(guī)模的應(yīng)用和部署。
以壓力傳感器和智慧城市場景為例,像城市供排水和消防監(jiān)測應(yīng)用,可用的工業(yè)壓力傳感器價格至少在15至25美元上下,對于海量應(yīng)用來說其成本完全是不可接受的,在成本要求嚴(yán)苛的條件下,當(dāng)下只能是有限使用或作為試點工程?! ?/p>
各類傳感器的的出現(xiàn), 為我們帶來了全新的生活方式。而實現(xiàn)萬物互聯(lián),都有賴各類傳感器功能性融合和創(chuàng)新來實現(xiàn),因此,要開發(fā)出更精確,小型化,低功耗和成本的傳感器,才能滿足需求?! ?/p>
傳感器市場增長迅速,相關(guān)企業(yè)將率先盈利 正如移動互聯(lián)網(wǎng)市場博興推動了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)大發(fā)展一樣,物聯(lián)網(wǎng)市場的擴(kuò)張也極大利好了傳感器行業(yè)。
最新研究報告顯示,全球物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場預(yù)計將在2018年至2023年間保持33.6%的年復(fù)合增長率,整個市場收入規(guī)模將從52.8億美元猛增至224.8億美元?! ?/p>
業(yè)內(nèi)預(yù)測,隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,未來10年,物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場規(guī)模將增逾300%。北美地區(qū)目前依然是物聯(lián)網(wǎng)傳感器最大市場。不過,憑借在工業(yè)生產(chǎn)、城市建設(shè)及消費級終端里的物聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用,亞太地區(qū)傳感器市場被認(rèn)為將在2018年至2023年間保持最高年復(fù)合增長率。
“不斷膨脹的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備使用量支持廠商加大投入,突破了傳感器尺寸、成本等方面瓶頸,從而大幅提升了傳感器集成度?!币晃恍袠I(yè)工程師表示,各類不斷成熟的新技術(shù)也對市場起了助推作用,例如3GPP Release 13和Release 14的引入提升了設(shè)備通信性能,而實時計算能力的引入則增強了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)收集能力?! ?/p>
性能日益強大的傳感器正讓越來越多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推廣開。這其中,垂直的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場和汽車市場占物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場最大份額?! ?/p>
各種傳感器的使用有效支持工廠實現(xiàn)了預(yù)見性維護(hù)、全流程質(zhì)量監(jiān)控和新功能疊加。各類無人駕駛或遠(yuǎn)程駕駛終端也正通過對陀螺儀、加速計等傳感器的大量使用,滿足車輛定位導(dǎo)航和路徑規(guī)劃需求?! 〗鼇砣筮\營商和互聯(lián)網(wǎng)巨頭們,圍繞物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)爭得熱鬧。但他們距離挖到第一桶金還有一段距離。而物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上先得到盈利回報的最可能是以意法半導(dǎo)體、德州儀器、英飛凌等為代表的傳感器廠商們?! ?/p>
總結(jié)
傳感器在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、推動社會進(jìn)步方面扮演著舉足輕重的地位。世界各國都十分重視這一領(lǐng)域的發(fā)展。中國的傳感器企業(yè)規(guī)模相對較小、高端技術(shù)領(lǐng)域待加強等,目前有很多亟待解決的問題,比如創(chuàng)新能力弱,關(guān)鍵技術(shù)受制于人,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理等?! ?/p>
全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。傳感器領(lǐng)域的主要技術(shù)將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上予以延伸和提高,各國將競相加速新一代傳感器的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,競爭也將日益激烈。