传感器的应用看如何掌握物联网未来？

来源：本站作者：admin 时间：2021-06-17 07:57:34 点击：1000

为什么传感器掌握了物联网的未来？

传感技术的未来展望

传感器是一个多学科交叉的高技术领域，伴随着物理学、生物科学、信息科学和材料科学等相关学科的高速进展，未来传感器进展的紧要特点体现在以下方面：

(1)功能更加全面，并向微型化进展。当前，传感器研究的重要内容之一是能够代替生物视觉、听觉和触觉等感觉器官的生物传感器，即仿生传感器。随着微加工技术和纳米技术的进步，生物传感器将不断地微型化，各种便携式生物传感器将会出现。

(2)智能化程度更高，操作更简单。价格更便宜，使用寿命更长。传感器和计算机技术紧密结合，自动采集数据和处理数据。芯片技术将越来越多地进入传感器领域．实现检测系统的集成化和一体化。

物联网想要走得远，要看传感器的发展程度。不管是从机器间的信息协作、测量、分析到控制，都要靠传感器来搜集信息。谁掌握了传感器，谁就掌握了物联网的未来。而同时，中国想要在物联网甚至是工业物联网取得一席之地，传感器便是最适合中国的切入点。过去制造业与半导体产业的经验，将有效地协助中国在物联网的未来获得一席之地。如果没有传感器来检测压力、位置、温度等重要的生产数据，工业物联网也不会有今天的发展。基本上，工业物联网以及消费者物联网的成长，都伴随传感器市场的扩张，而传感科技的创新与研发也会刺激物联网产业的潜力与发展力度。

传感器仍以工业产业为大宗，占据了 31% 市场

工业、自动化产业的传感器需求居高不下

　　自动化产业里的传感器使用比例越来越高，诸如连网汽车、自动驾驶汽车等都对传感器有很高的需求，占传感器市场的21%；医疗业对传感器的需求也有所增长，他们依赖传感器进行病患健康状况的监测与医疗诊断，目前占了传感器市场的12%。不过，占据该市场最多的依旧是工业产业，直接占据了31% 。

　　工业应用通常会专注于产出高端产品而非高量生产，因此对传感器的需求偏向能在严苛工作环境下可靠、精准且小型的设备。随着机器之间的连结协作越来越精密，传感器的任务也从被动监测，演化成主动探测预防型维护、资产控管与数据分析，协助增加生产效率。

　　在自动化流程的领域中，流程控管、流程安全、作业管理与资产利用等系统，皆需要使用传感器来测量、分析与控制系统设置。将多个传感科技与软体分析工具整合，推动生产效能、可靠性与安全的信息传播会变得更快、更准确。最后，这个产业将迎来一个成本优化又能产出高端产品的工作环境。

　　现在，为了把握这股趋势，美国、英国与欧洲的企业正积极地与科技公司合作，收购专精于即时数据管理、资产管理与传感器设备的公司，企业之间的合并与收购在传感器市场形成旋风，就是因为这样可以不受某些进入壁垒的限制。传统传感器公司也乐于与新产业区块的企业合作，而科技制造业者也跳进了这场传感器之战。

　　这样的传感器市场并购趋势，会关键性地让我们导向比现在更互联、更自动化的世界。在几个重大产业中，如制造业、物联网，随着自动化程度提升，传感器的使用也会更加普及，如此高度的市场需求以及商机无限的前景会吸引更多人加入市场。

　　传感器协助智能工厂实例：运用雷射传感器自动侦测液体，省下大把时间成本！

　　当计算机服务与数据被往上推至云端，物联网的结构性进化也将以设备作为地基，不只云端存有智能，连设备都要多一个能独立作业的大脑。在业界，已经有许多利用传感器管理生产流程、优化生产效率的创新方法。

　　装于大型器皿、桶子、桶仓的粉体与散装固体的即时标高测量、体积测量、质量测量一直都是业者的烦恼之一。要管理资产和流程，就需要非常精准的测量结果，然而大多时候这些物质的拥有者都必须手动测量这些数据，尽管有雷射科技的协助，仍然必须将流程完全停止，花上好几个小时才能得到结果。

　　不过，引入 5708 扫描器之后，业者即可在不间断工作的情况下进行这些测量，就算是难以用其他科技技术测量的粉煤灰或低介电质物质，也能确实透过传感器得到数据。这个扫描器甚至能模拟出固体物质的不规则表面，还能提供最小与最大标高、总体积，以及一个 3D 的视觉化模型。

　　另一方面，在长距离与大范围的温度控管上也必须依赖传感器。Yokogawa 设计的 DTSX3000 光纤检测科技就解决了这个问题。传统技术依靠多个监控摄影机、热电偶、电阻温度检测器或其他温度感应器，这些科技设备无论操作、安装或维护都很麻烦。Yokogawa 所研发的传感器则以每一公尺为空间单位，最多可用沿着光纤网路测量长达五十公里的温度。

　　有些传感器的研发，已经隐隐有了未来世界的影子。举例来说，一间以色列公司已经研发出全世界首件纳米科技“电子鼻”，可以闻出如炸弹、生物武器与毒素等国安威胁，且可以检测到即便是最微量的成分。该公司的 CEO Ricardo Osiroff 博士表示，这个可称为“芯片实验室”的纳米传感器，可以从气体、液体与固体样本中，探测出不同种类的化学威胁，像是炸药、生物武器等，效率大幅超出现有的技术，也完全胜过缉毒犬或其他缉毒动物的能耐。

　　物联网发展关键在于机器之间的协作，传感器就是其心脏所在

　　“传感芯片高速整合技术”可以任选不同特性的无线传感区块，组合成全新的传感芯片。例如芯片中心组合运动传感器、电容传感信号读取、省电低速处理器、蓝牙无线传输、电池电源管理电路，制作出“智能背包传感芯片”，当背包快速大幅移动时，即可能是登山者跌落山谷，可立即发出求救讯号给指定对象；芯片中心又组合形变传感器、电阻传感信号读取、RFID 无线传输、电磁波能量撷取电路，制作出“智能骨板芯片”，当受伤的骨板完全愈合，不再产生形变，就会发出讯号通知医生可以开刀取出骨板了。

　　国外大厂主要将传感器技术放入工业流程当中，中国则可以让这份技术更加贴近生活，交通、医疗、救援、穿戴式设备等都是值得投资的领域。物联网发展的关键在于机器之间的协作与信息传输，而传感器在这些机器网络以及更长远的互联世界中，扮演了不可或缺的角色。

传感器四大应用领域分析

　　随着德国工业4.0的提出，世界范围内正在掀起新一轮的工业变革，被称之为第四次工业革命。实质上，工业4.0是指利用物联信息系统将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个性化的产品供应，包含了由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务生产模式。在这种模式中，传统的行业界限将消失，并会产生各种新的活动领域和合作形式。创造新价值的过程正在发生改变，产业链分工将被重组。但是，要实现工业4.0，必须以物联网为基础，而传感技术和传感器则是物联网的基础。传感器在未来的人类生活中将在四个方面起到巨大的推动作用。

　　一是工业制造业。我们知道在人类的原始生产过程中，依靠人自身五官对周围环境的感知识别，基本可以满足生产要求，但在工业革命中，面对各种恶劣环境或高温高压、有毒环境，就远远不能满足要求。所以服务于现代工业的各种传感器应用正在大显身手，如对应自然人的五官功能，已经有同款的高精密传感器研发成功。视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以百万计像素的能力，可以进行更高速率的传达。同样的，工业传感器对于声音、震动等的细微观测，早已经朝着更高精度发展，为人们在工业制造过程中及时获知信息、发现问题提供了更多的先决条件。

　　二是医学卫生领域。在国际医学创新的前沿，已经出现全新的微型医学传感器，可以通过针头等工具进入人体，从而取得人类身体信息的最真实资料。在这种传感器的帮助下，医生可以最为直观地观测到病人的实际情况，包括病变组织、肿瘤细胞、血液蛋白等基础资料，并且在治疗的过程中及时反馈药物作用于人体的即时信息，帮助监督治疗，并能够同步记录疾病在治疗过程中的最细微的反应和变化，从而使得医学案例总结和医疗实践变得更为直观明了。

　　三是安全防范领域。传感器在这个领域的应用较为宽泛，尤其是对于实时的安全监测更能起到明显作用。比如在长途车司机的坐垫下安装新型传感器，可以及时观测到司机的驾驶情况，通过心率变化、体表脉搏等实时资料，帮助判断出司机是否处于疲劳驾驶状态，并通过传感系统发出警报，结合卫星定位系统，便可以帮助司机本身及交通管理部门及时发现和对此类情况进行果断处置，从而避免事故发生。对于老人、儿童和残障、病患人群，也可以通过传感器及时发现他们的一些异常情况，并能及时向其家人进行报警。通过卫星定位系统，可以迅速对其进行救助。

　　四是可穿戴式运动设备。这类传感器既可以帮助人们矫正运动姿势，记录运动结果，也可以在运动过程中充分捕捉信息，分析不同人群在不同运动中的身体反应情况，从而便于总结规律。已经形成市场的这类传感器设备，目前主要集中在三大块，分别是运动传感器，包括加速度计、陀螺仪、磁力计、压力传感器等；生物传感器，包括血糖传感器、血压传感器、心电传感器等；环境传感器，包括温湿度传感器、气体传感器、PH传感器等。这些传感器都在诸如智能手表、腕带等产品中得到应用广泛。

　　传感器作为人类感知世界的重要工具，正随着时代科技的发展而发展。以上所提到的四大应用领域，其实只是传感器在未来产业大发展中比较先行的区域，更多的应用空间正在等着我们去探索、开发。在以工业变革为引领的科技潮流之中，传感器将发挥越来越大的作用，并在更多的领域中获得应用与发展。