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萬物互聯時代 智能傳感器迎來發展新機遇
2021-02-27 08:30:19

物聯網已成為信息科技發展趨勢,作為物聯網的“觸手”,傳感器在當今信息時代發揮著至關重要的作用。上海微技術工業研究院CEO、中國傳感器與物聯網產業聯盟(SIA)秘書長楊瀟就表示人類逐漸步入智能時代,物聯網將駛入快車道,隨著其技術不斷進步,傳感器將不僅僅具備基礎的信息收集處理功能,高度智能化將成為衡量其性能高低的基本依據。

智能傳感器應用領域不勝枚舉

如今智能傳感器已廣泛應用於航天、航海、國防、工農業、醫療和交通等各個領域中。

航空航天:NASA為檢測製造航天飛機的材料是否達到使用壽命,需要經常檢測運載火箭的艙內設施以及各個關鍵部件結構的的健康狀況,因此在艙身各部分安裝傳感器接收器,在接收到中央傳感器發射的電磁波,將其轉換為實時數據並傳輸到計算機中,計算機利用自身的一套算法處理該數據並實現信息反饋,提供了一種結構健康監測的實現方法。

海洋探測:開發海洋資源的前提是海洋信息的實時收集與檢測,隨著物聯網技術在海洋環境領域的廣泛應用,為實現海洋環境實時監測、海洋信息實時采集,海洋信息智能采集成為保證海洋環境監測的基礎。

國防軍事:軍事力量是衡量一國國防實力和綜合實力的關鍵指標,對於國防建設具有重要的作用。作為軍事力量的重要組成部分,武器係統的性能決定了軍事隊伍作戰的成敗,在武器係統中引入智能傳感器不僅能夠實時監測戰場形勢變化從而及時調整偵察和作戰計劃,而且可以通過應用各類微小傳感裝置實現隱蔽性監視,為摧毀敵人目標點和攻擊武裝力量奠定技術和環境基礎。

工業生產:利用傳統的傳感器無法對某些產品質量指標(例如,黏度、硬度、表麵光潔度、成分、顏色及味道等)進行快速直接測量並在線控製。而利用智能傳感器可直接測量與產品質量指標有函數關係的生產過程中的某些量(如溫度、壓力、流量等),利用神經網絡或專家係統技術建立的數學模型進行計算,可推斷出產品的質量。

智慧農業:智慧農業是現代農業發展的高級階段,涉及到應用傳感和測量技術、自動控製技術、計算機與通信技術等智能信息技術,依托安置在農產品種植區的各個傳感器節點和通信網絡,實施監測農業生產的田間智慧種植數據,實現可視化管理、智能預警等,因此傳感器技術是現代農業發展的一項關鍵技術。

生物醫學:在生物醫學領域中,傳感器作為核心部件被應用到了眾多的檢測儀器中,關乎到人體健康往往對醫用傳感器有更高要求,不僅對其精確度、可靠性、抗幹擾性,同時在傳感器的體積、重量等外部特性上也有其特殊的要求,因此傳感器在醫學中的應用在一定程度上反映了傳感器的發展水平。隨著可穿戴式、可植入式微型智能傳感器逐漸麵世,醫學檢測儀器的發展有了裏程碑式的飛躍。

智能交通:智能交通產品中對傳感器的應用首推自動駕駛,由於汽車車體本身空間有限,普通的傳感器難以滿足時代提出的新需求,這時候智能傳感器的優勢便凸顯出來。相較於傳統傳感器,智能傳感器不僅可實現精準的數據采集,而且能將成本控製在一定範圍內。另外,其自動化能力以及多樣化功能也為智能傳感器加分不少。例如穀歌汽車,除了激光掃描儀用到傳感器之外,攝像頭、雷達、慣性等部件/係統也都使用了傳感器技術。目前,比較常見的用於自動駕駛汽車上的傳感器有激光雷達、圖像傳感器、毫米波雷達等。

技術創新引領未來

傳感器作為整個物聯網的末端,潛在需求量很大。根據前瞻產業研究院發布的《2018-2023年中國傳感器製造行業發展前景與投資預測分析報告》初步估算,2017年全球傳感器市場規模已經突破2000億美元。預計未來五年我國傳感器總產量將超萬億隻,到2021年市場規模將達到5937億元,且市場規模有望不斷擴大。

然而目前國內傳感器行業,長期依賴進口,已成為我國發展物聯網的瓶頸。2021年02月27日工信部正式下發《智能傳感器產業三年行動指南(2017-2019年)》提出要在智能終端、物聯網、汽車電子等工業領域有所發展,想讓進口替代率進一步上升。期望在市場需求和國家政策的推動下2019年能實現重大的技術突破,並能湧現出一大批具有創新能力的先進技術企業。

隨著萬物互聯時代的到來,智能終端對傳感器的數量、質量要求不斷升級,除了智能手機等消費類電子領域用的MEMS麥克風和CMOS圖像傳感器,越來越多的智能傳感器在AR/VR、汽車、智能家居領域都將有非常好的發展前景。據有關專家預計2019年中國的智能傳感器產值將達到35億美元,國產智能傳感器所占比重會達到25%以上,比之前比重提高了一倍。

智能傳感器的未來,很大程度在於運用新原理、新結構、新材料,以實現微功耗、低成本、高可靠性等參數指標的提升、研發更高技術和創新類的智能傳感器產品,並綜合其他領域共同發展,相信其戰略高地位置很快會被凸顯出來。

結語:智能傳感器的發展為傳統行業注入新鮮血液的同時也引領了傳感器產業的潮流。新一代智能傳感器將結合人工神經網絡、人工智能等技術不斷完善其功能,智能傳感器打開了一個充滿機會的新世界,具有十分可觀的發展前景。

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