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傳感器的應(yīng)用看如何掌握物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)?

來(lái)源:本站 作者:admin 時(shí)間:2021-06-17 07:57:34 點(diǎn)擊:1177
為什么傳感器掌握了物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)?
 
傳感技術(shù)的未來(lái)展望
 
傳感器是一個(gè)多學(xué)科交叉的高技術(shù)領(lǐng)域,伴隨著物理學(xué)、生物科學(xué)、信息科學(xué)和材料科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的高速進(jìn)展,未來(lái)傳感器進(jìn)展的緊要特點(diǎn)體現(xiàn)在以下方面:
 
(1)功能更加全面,并向微型化進(jìn)展。當(dāng)前,傳感器研究的重要內(nèi)容之一是能夠代替生物視覺、聽覺和觸覺等感覺器官的生物傳感器,即仿生傳感器。隨著微加工技術(shù)和納米技術(shù)的進(jìn)步,生物傳感器將不斷地微型化,各種便攜式生物傳感器將會(huì)出現(xiàn)。
 
(2)智能化程度更高,操作更簡(jiǎn)單。價(jià)格更便宜,使用壽命更長(zhǎng)。傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合,自動(dòng)采集數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。芯片技術(shù)將越來(lái)越多地進(jìn)入傳感器領(lǐng)域.實(shí)現(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的集成化和一體化。
 
物聯(lián)網(wǎng)想要走得遠(yuǎn),要看傳感器的發(fā)展程度。不管是從機(jī)器間的信息協(xié)作、測(cè)量、分析到控制,都要靠傳感器來(lái)搜集信息。誰(shuí)掌握了傳感器,誰(shuí)就掌握了物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)。而同時(shí),中國(guó)想要在物聯(lián)網(wǎng)甚至是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)取得一席之地,傳感器便是最適合中國(guó)的切入點(diǎn)。過去制造業(yè)與半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn),將有效地協(xié)助中國(guó)在物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)獲得一席之地。如果沒有傳感器來(lái)檢測(cè)壓力、位置、溫度等重要的生產(chǎn)數(shù)據(jù),工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)也不會(huì)有今天的發(fā)展?;旧?,工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)的成長(zhǎng),都伴隨傳感器市場(chǎng)的擴(kuò)張,而傳感科技的創(chuàng)新與研發(fā)也會(huì)刺激 物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的潛力與發(fā)展力度。
 
傳感器掌握了物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)
傳感器仍以工業(yè)產(chǎn)業(yè)為大宗,占據(jù)了 31% 市場(chǎng)
 
工業(yè)、自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的傳感器需求居高不下
 
  自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)里的傳感器使用比例越來(lái)越高,諸如連網(wǎng)汽車、自動(dòng)駕駛汽車等都對(duì)傳感器有很高的需求,占傳感器市場(chǎng)的21%;醫(yī)療業(yè)對(duì)傳感器的需求也有所增長(zhǎng),他們依賴傳感器進(jìn)行病患健康狀況的監(jiān)測(cè)與醫(yī)療診斷,目前占了傳感器市場(chǎng)的12%。 不過,占據(jù)該市場(chǎng)最多的依舊是工業(yè)產(chǎn)業(yè),直接占據(jù)了31% 。
  工業(yè)應(yīng)用通常會(huì)專注于產(chǎn)出高端產(chǎn)品而非高量生產(chǎn),因此對(duì)傳感器的需求偏向能在嚴(yán)苛工作環(huán)境下可靠、精準(zhǔn)且小型的設(shè)備。隨著機(jī)器之間的連結(jié)協(xié)作越來(lái)越精密, 傳感器的任務(wù)也從被動(dòng)監(jiān)測(cè),演化成主動(dòng)探測(cè)預(yù)防型維護(hù)、資產(chǎn)控管與數(shù)據(jù)分析,協(xié)助增加生產(chǎn)效率 。
  在自動(dòng)化流程的領(lǐng)域中,流程控管、流程安全、作業(yè)管理與資產(chǎn)利用等系統(tǒng),皆需要使用傳感器來(lái)測(cè)量、分析與控制系統(tǒng)設(shè)置。將多個(gè)傳感科技與軟體分析工具整合,推動(dòng)生產(chǎn)效能、可靠性與安全的信息傳播會(huì)變得更快、更準(zhǔn)確。最后,這個(gè)產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)一個(gè)成本優(yōu)化又能產(chǎn)出高端產(chǎn)品的工作環(huán)境。
  現(xiàn)在,為了把握這股趨勢(shì),美國(guó)、英國(guó)與歐洲的企業(yè)正積極地與科技公司合作,收購(gòu)專精于即時(shí)數(shù)據(jù)管理、資產(chǎn)管理與傳感器設(shè)備的公司,企業(yè)之間的合并與收購(gòu)在傳感器市場(chǎng)形成旋風(fēng),就是因?yàn)檫@樣可以不受某些進(jìn)入壁壘的限制。傳統(tǒng)傳感器公司也樂于與新產(chǎn)業(yè)區(qū)塊的企業(yè)合作,而科技制造業(yè)者也跳進(jìn)了這場(chǎng)傳感器之戰(zhàn)。
  這樣的傳感器市場(chǎng)并購(gòu)趨勢(shì),會(huì)關(guān)鍵性地讓我們導(dǎo)向比現(xiàn)在更互聯(lián)、更自動(dòng)化的世界。 在幾個(gè)重大產(chǎn)業(yè)中,如制造業(yè)、物聯(lián)網(wǎng),隨著自動(dòng)化程度提升,傳感器的使用也會(huì)更加普及 ,如此高度的市場(chǎng)需求以及商機(jī)無(wú)限的前景會(huì)吸引更多人加入市場(chǎng)。
 
 
  傳感器協(xié)助智能工廠實(shí)例:運(yùn)用雷射傳感器自動(dòng)偵測(cè)液體,省下大把時(shí)間成本!
  當(dāng)計(jì)算機(jī)服務(wù)與數(shù)據(jù)被往上推至云端,物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)性進(jìn)化也將以設(shè)備作為地基,不只云端存有智能,連設(shè)備都要多一個(gè)能獨(dú)立作業(yè)的大腦。在業(yè)界,已經(jīng)有許多利用傳感器管理生產(chǎn)流程、優(yōu)化生產(chǎn)效率的創(chuàng)新方法。
  裝于大型器皿、桶子、桶倉(cāng)的粉體與散裝固體的即時(shí)標(biāo)高測(cè)量、體積測(cè)量、質(zhì)量測(cè)量一直都是業(yè)者的煩惱之一。要管理資產(chǎn)和流程,就需要非常精準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果,然而大多時(shí)候這些物質(zhì)的擁有者都必須手動(dòng)測(cè)量這些數(shù)據(jù),盡管有雷射科技的協(xié)助,仍然必須將流程完全停止,花上好幾個(gè)小時(shí)才能得到結(jié)果。
  不過,引入 5708 掃描器之后,業(yè)者即可在不間斷工作的情況下進(jìn)行這些測(cè)量,就算是難以用其他科技技術(shù)測(cè)量的粉煤灰或低介電質(zhì)物質(zhì),也能確實(shí)透過傳感器得到數(shù)據(jù)。這個(gè)掃描器甚至能模擬出固體物質(zhì)的不規(guī)則表面,還能提供最小與最大標(biāo)高、總體積,以及一個(gè) 3D 的視覺化模型。
  另一方面,在長(zhǎng)距離與大范圍的溫度控管上也必須依賴傳感器。Yokogawa 設(shè)計(jì)的 DTSX3000 光纖檢測(cè)科技就解決了這個(gè)問題。傳統(tǒng)技術(shù)依靠多個(gè)監(jiān)控?cái)z影機(jī)、熱電偶、電阻溫度檢測(cè)器或其他溫度感應(yīng)器,這些科技設(shè)備無(wú)論操作、安裝或維護(hù)都很麻煩。Yokogawa 所研發(fā)的傳感器則以每一公尺為空間單位,最多可用沿著光纖網(wǎng)路測(cè)量長(zhǎng)達(dá)五十公里的溫度。
  有些傳感器的研發(fā),已經(jīng)隱隱有了未來(lái)世界的影子。舉例來(lái)說,一間以色列公司已經(jīng)研發(fā)出全世界首件納米科技“電子鼻”,可以聞出如炸彈、生物武器與毒素等國(guó)安威脅,且可以檢測(cè)到即便是最微量的成分。該公司的 CEO Ricardo Osiroff 博士表示,這個(gè)可稱為“芯片實(shí)驗(yàn)室”的納米傳感器,可以從氣體、液體與固體樣本中,探測(cè)出不同種類的化學(xué)威脅,像是炸藥、生物武器等,效率大幅超出現(xiàn)有的技術(shù),也完全勝過緝毒犬或其他緝毒動(dòng)物的能耐。
  物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展關(guān)鍵在于機(jī)器之間的協(xié)作,傳感器就是其心臟所在
  “傳感芯片高速整合技術(shù)”可以任選不同特性的無(wú)線傳感區(qū)塊,組合成全新的傳感芯片。例如芯片中心組合運(yùn)動(dòng)傳感器、電容傳感信號(hào)讀取、省電低速處理器、藍(lán)牙無(wú)線傳輸、電池電源管理電路,制作出“智能背包傳感芯片”,當(dāng)背包快速大幅移動(dòng)時(shí),即可能是登山者跌落山谷,可立即發(fā)出求救訊號(hào)給指定對(duì)象;芯片中心又組合形變傳感器、電阻傳感信號(hào)讀取、RFID 無(wú)線傳輸、電磁波能量擷取電路,制作出“智能骨板芯片”,當(dāng)受傷的骨板完全愈合,不再產(chǎn)生形變,就會(huì)發(fā)出訊號(hào)通知醫(yī)生可以開刀取出骨板了。
  國(guó)外大廠主要將傳感器技術(shù)放入工業(yè)流程當(dāng)中,中國(guó)則可以讓這份技術(shù)更加貼近生活,交通、醫(yī)療、救援、穿戴式設(shè)備等都是值得投資的領(lǐng)域。 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵在于機(jī)器之間的協(xié)作與信息傳輸 ,而傳感器在這些機(jī)器網(wǎng)絡(luò)以及更長(zhǎng)遠(yuǎn)的互聯(lián)世界中,扮演了不可或缺的角色。

傳感器掌握了物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)

傳感器四大應(yīng)用領(lǐng)域分析
 
 
  隨著德國(guó)工業(yè)4.0的提出,世界范圍內(nèi)正在掀起新一輪的工業(yè)變革,被稱之為第四次工業(yè)革命。實(shí)質(zhì)上,工業(yè)4.0是指利用物聯(lián)信息系統(tǒng)將生產(chǎn)中的供應(yīng),制造,銷售信息數(shù)據(jù)化、智慧化,最后達(dá)到快速,有效,個(gè)性化的產(chǎn)品供應(yīng),包含了由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變,目標(biāo)是建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)生產(chǎn)模式。在這種模式中,傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失,并會(huì)產(chǎn)生各種新的活動(dòng)領(lǐng)域和合作形式。創(chuàng)造新價(jià)值的過程正在發(fā)生改變,產(chǎn)業(yè)鏈分工將被重組。但是,要實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0,必須以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),而傳感技術(shù)和傳感器則是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。傳感器在未來(lái)的人類生活中將在四個(gè)方面起到巨大的推動(dòng)作用。
 
 
  一是工業(yè)制造業(yè)。我們知道在人類的原始生產(chǎn)過程中,依靠人自身五官對(duì)周圍環(huán)境的感知識(shí)別,基本可以滿足生產(chǎn)要求,但在工業(yè)革命中,面對(duì)各種惡劣環(huán)境或高溫高壓、有毒環(huán)境,就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。所以服務(wù)于現(xiàn)代工業(yè)的各種傳感器應(yīng)用正在大顯身手,如對(duì)應(yīng)自然人的五官功能,已經(jīng)有同款的高精密傳感器研發(fā)成功。視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數(shù)以百萬(wàn)計(jì)像素的能力,可以進(jìn)行更高速率的傳達(dá)。同樣的,工業(yè)傳感器對(duì)于聲音、震動(dòng)等的細(xì)微觀測(cè),早已經(jīng)朝著更高精度發(fā)展,為人們?cè)诠I(yè)制造過程中及時(shí)獲知信息、發(fā)現(xiàn)問題提供了更多的先決條件。
 
 
  二是醫(yī)學(xué)衛(wèi)生領(lǐng)域。在國(guó)際醫(yī)學(xué)創(chuàng)新的前沿,已經(jīng)出現(xiàn)全新的微型醫(yī)學(xué)傳感器,可以通過針頭等工具進(jìn)入人體,從而取得人類身體信息的最真實(shí)資料。在這種傳感器的幫助下,醫(yī)生可以最為直觀地觀測(cè)到病人的實(shí)際情況,包括病變組織、腫瘤細(xì)胞、血液蛋白等基礎(chǔ)資料,并且在治療的過程中及時(shí)反饋藥物作用于人體的即時(shí)信息,幫助監(jiān)督治療,并能夠同步記錄疾病在治療過程中的最細(xì)微的反應(yīng)和變化,從而使得醫(yī)學(xué)案例總結(jié)和醫(yī)療實(shí)踐變得更為直觀明了。
 
 
  三是安全防范領(lǐng)域。傳感器在這個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用較為寬泛,尤其是對(duì)于實(shí)時(shí)的安全監(jiān)測(cè)更能起到明顯作用。比如在長(zhǎng)途車司機(jī)的坐墊下安裝新型傳感器,可以及時(shí)觀測(cè)到司機(jī)的駕駛情況,通過心率變化、體表脈搏等實(shí)時(shí)資料,幫助判斷出司機(jī)是否處于疲勞駕駛狀態(tài),并通過傳感系統(tǒng)發(fā)出警報(bào),結(jié)合衛(wèi)星定位系統(tǒng),便可以幫助司機(jī)本身及交通管理部門及時(shí)發(fā)現(xiàn)和對(duì)此類情況進(jìn)行果斷處置,從而避免事故發(fā)生。對(duì)于老人、兒童和殘障、病患人群,也可以通過傳感器及時(shí)發(fā)現(xiàn)他們的一些異常情況,并能及時(shí)向其家人進(jìn)行報(bào)警。通過衛(wèi)星定位系統(tǒng),可以迅速對(duì)其進(jìn)行救助。
 
 
  四是可穿戴式運(yùn)動(dòng)設(shè)備。這類傳感器既可以幫助人們矯正運(yùn)動(dòng)姿勢(shì),記錄運(yùn)動(dòng)結(jié)果,也可以在運(yùn)動(dòng)過程中充分捕捉信息,分析不同人群在不同運(yùn)動(dòng)中的身體反應(yīng)情況,從而便于總結(jié)規(guī)律。已經(jīng)形成市場(chǎng)的這類傳感器設(shè)備,目前主要集中在三大塊,分別是運(yùn)動(dòng)傳感器,包括加速度計(jì)、陀螺儀、磁力計(jì)、壓力傳感器等;生物傳感器,包括血糖傳感器、血壓傳感器、心電傳感器等;環(huán)境傳感器,包括溫濕度傳感器、氣體傳感器、PH傳感器等。這些傳感器都在諸如智能手表、腕帶等產(chǎn)品中得到應(yīng)用廣泛。
 
 
  傳感器作為人類感知世界的重要工具,正隨著時(shí)代科技的發(fā)展而發(fā)展。以上所提到的四大應(yīng)用領(lǐng)域,其實(shí)只是傳感器在未來(lái)產(chǎn)業(yè)大發(fā)展中比較先行的區(qū)域,更多的應(yīng)用空間正在等著我們?nèi)ヌ剿鳌㈤_發(fā)。在以工業(yè)變革為引領(lǐng)的科技潮流之中,傳感器將發(fā)揮越來(lái)越大的作用,并在更多的領(lǐng)域中獲得應(yīng)用與發(fā)展。

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