傳感器是怎樣成為物聯(lián)網(wǎng)打開市場的翅膀

隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，最終會把我們帶到一個被傳感器包圍的智能世界。

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石

雷軍說過這樣一句名言：“站在風(fēng)口處，豬也能飛起來，長出一個小翅膀，就能飛得更高”。隨著工信部在6月6號發(fā)放5G正式商用牌照，5G的到來似乎將物聯(lián)網(wǎng)推到了一個風(fēng)口處，而物聯(lián)網(wǎng)的小翅膀是什么呢，或許不同的人有不同的答案，而傳感器無疑是其中一個重要的選項。

圖一：物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)

從物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)圖中可以看到物聯(lián)網(wǎng)主要是由：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、支撐層和應(yīng)用層四部分構(gòu)成。有句俗話說得好：下層基礎(chǔ)決定上層建筑。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分之一，作為整個物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，其重要性是不言而喻的。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的海量數(shù)據(jù)信息來源于終端設(shè)備，而終端設(shè)備數(shù)據(jù)來源可歸根于傳感器，傳感器賦予了萬物“感官”功能，如人類依靠視覺、聽覺、嗅覺、觸覺感知周圍環(huán)境，同樣物體通過各種傳感器也能感知周圍環(huán)境。且比人類感知更準(zhǔn)確、感知范圍更廣。例如人類無法通過觸覺準(zhǔn)確感知某物體具體溫度值，也無法感知上千高溫，也不能辨別細(xì)微的溫度變化，但傳感器可以?？梢哉f傳感器就是“萬物互聯(lián)”時代物體與物體之間交流的“語言”。

正因為感知層是物聯(lián)網(wǎng)的根底和核心，所以傳感器技術(shù)在整個物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展中扮演著非常重要的角色，也成為了制約我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最大瓶頸。

物聯(lián)網(wǎng)自提出到如今已經(jīng)二十多年，但傳感器部署規(guī)模并未普及，致使沒有足夠物理層，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不足，從源頭上制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。傳感器部署作為物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)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(chǔ)設(shè)施和公共服務(wù)中每年使用1萬億個傳感器，并預(yù)計在2030年后將100萬億傳感器嵌入到各種場所。

我國早在 20 世紀(jì)60年代開始涉足傳感器制造業(yè)，經(jīng)歷了多年的發(fā)展，大體可分為三代：

第一代：是結(jié)構(gòu)型傳感器，它利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)化信號。

第二代：傳感器是20世紀(jì)70 年代開始發(fā)展起來的固體傳感器， 這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成的。

第三代：傳感器是80年代剛剛發(fā)展起來的智能傳感器。 所謂智能傳感器是指其對外界信息具有一定檢測、自診斷、數(shù)據(jù)處理以及自適應(yīng)能力，具有高精度、成本低、功能多樣化、自動化強(qiáng)等特點，是微型計算機(jī)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

智能傳感器具有信息采集、信息處理、信息交換、信息存儲功能的多元件集成電路，是集傳感芯片、通信芯片、微處理器、驅(qū)動程序、軟件算法等于一體的系統(tǒng)級產(chǎn)品。

在物聯(lián)網(wǎng)這個智能感知時代，智能傳感器是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在很多物聯(lián)網(wǎng)場景下的傳感器都具有智能傳感器的特點，它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、交通等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮巨大作用，在未來的傳感器市場上，智能傳感器的比重會越來越大。

從2018年的全球傳感器行業(yè)市場份額調(diào)查數(shù)據(jù)中可以得知，美國、日本、德國占據(jù)全球傳感器市場七成份額，而我國僅占到10%左右。由此可見，我國的市場占額與某些發(fā)達(dá)國家相比還有很大的差距。

在傳統(tǒng)的傳感器市場，我國企業(yè)由于起步晚、核心材料缺失、技術(shù)落后及產(chǎn)業(yè)生態(tài)缺失等，整個傳感器處于緩慢發(fā)展的狀態(tài)。隨著物聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)，傳感器在各大領(lǐng)域的作用越來越明顯，我國的傳感器企業(yè)也迎來了新的機(jī)遇。目前中國已經(jīng)成為全球最大的物聯(lián)網(wǎng)市場，未來仍有較大的發(fā)展空間，物聯(lián)網(wǎng)需要各式各樣的智能傳感器，在這一點上我國企業(yè)與國外站在了同一起跑線上，智能傳感器將是我國未來實現(xiàn)趕超的一個重要的機(jī)會。

小小傳感器驅(qū)動數(shù)字變革，工廠帶來數(shù)字化為背景的一場全新工業(yè)革命，從無處不在的智能攝像頭到部署在城市各個角落的各種傳感器，以此對城市各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并經(jīng)云端AI技術(shù)處理后，有助于提高對交通和街道等城市公共管理能力，仿佛這一切都是建立在傳感器上的，那么未來傳感器會朝著什么樣的方向發(fā)展呢？

（1）微型化

微型傳感器是基于半導(dǎo)體集成電路技術(shù)發(fā)展的MEMS（microelectro-mechanicalsystems微電子機(jī)械系統(tǒng)）技術(shù)，利用微機(jī)械加工技術(shù)將微米級的敏感組件、信號處理器、數(shù)據(jù)處理裝置封裝在一塊芯片上，具有體積小、成本低、便于集成等明顯優(yōu)勢，并可以提高系統(tǒng)測試精度。現(xiàn)在已經(jīng)開始用基于MEMS技術(shù)的傳感器來取代已有的產(chǎn)品。隨著微電子加工技術(shù)特別是納米加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，傳感器技術(shù)還將從微型傳感器進(jìn)化到納米傳感器。微型傳感器的研制和應(yīng)用將越來越受到各個領(lǐng)域的青睞。

（2）智能化

智能化傳感器是由一個或多個敏感元件、微處理器、外圍控制及通訊電路、智能軟件系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，它兼有監(jiān)測、判斷、信息處理等功能。與傳統(tǒng)傳感器相比，它具有很多特點。例如，它可以確定傳感器工作狀態(tài)，對測量資料進(jìn)行修正，以便減少環(huán)境因素如溫度、濕度引起的誤差；它可以用軟件解決硬件難以解決的問題；它可以完成資料計算與處理工作等。而且智能傳感器的精度、量程覆蓋范圍、信噪比、智能水平、遠(yuǎn)程可維護(hù)性、準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性、可靠性和互換性都遠(yuǎn)高于一般的傳感器。

（3）仿生化

仿生傳感器是通過對人的種種行為如視覺、聽覺、感覺、嗅覺和思維等進(jìn)行模擬，研制出的自動捕獲信息、處理信息、模仿人類的行為裝置，是近年來生物醫(yī)學(xué)和電子學(xué)、工程學(xué)相互滲透發(fā)展起來的一種新型的信息技術(shù)。隨著生物技術(shù)和其他技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，在不久的將來，模擬生體功能的仿生傳感器將超過人類五官的能力，完善目前機(jī)器人的視覺、味覺、觸覺和對目標(biāo)物體進(jìn)行操作的能力。我們將看到仿生傳感器應(yīng)用的廣闊前景。

（4）無線網(wǎng)絡(luò)化

隨著通訊技術(shù)的發(fā)展、無線技術(shù)的廣泛應(yīng)用，無線技術(shù)也應(yīng)用到傳感器技術(shù)中來。比如水文觀測中通過傳感器收集到水文的信息，然后通過無線技術(shù)發(fā)送到集中控制平臺，這樣我們就可以在控制平臺上監(jiān)測到各個點的水文信息。在航天技術(shù)中我們通過衛(wèi)星把傳感器的采集數(shù)據(jù)發(fā)回地面，從而了解到到太空中的各種情況。

中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將成為萬億元級的新興產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)具有十分廣闊的發(fā)展前景。而傳感器是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)探測終端，作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要技術(shù)，傳感器技術(shù)自然成為市場關(guān)注的焦點。傳感器的應(yīng)用市場是非常廣泛的，這對傳感器行業(yè)而言無疑是一個極大的機(jī)遇。

也正如大連理工大學(xué)唐禎安教授所說：“物聯(lián)網(wǎng)對傳感器行業(yè)的挑戰(zhàn)在于對傳感器產(chǎn)品的多品種的需求，能夠滿足萬事萬物的測量要求；傳感器的集成化，滿足檢測、處理、傳輸系統(tǒng)的綜合要求；傳感器的網(wǎng)絡(luò)化以及低功耗特性，打造綠色電子，支持低碳環(huán)保的應(yīng)用需求?！边@無疑也是對傳感器行業(yè)的一個巨大的挑戰(zhàn)。

物聯(lián)網(wǎng)和傳感器必定是相輔相成的。

來源：物聯(lián)網(wǎng)空間站