物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代傳感器低成本化發(fā)展的思考

我國是全球白家電(包括家用空調(diào)、電冰箱和洗衣機(jī))生產(chǎn)和出口大國，2009年的總產(chǎn)量達(dá)3億多臺，所用傳感器約占市場的五分之一。
傳感器在醫(yī)療、環(huán)保、氣象等專用電子設(shè)備中的應(yīng)用增長快速，所用傳感器占市場份額的15％左右。
在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，用于對各種參量進(jìn)行信息采集和簡單加工處理的設(shè)備，被稱為物聯(lián)網(wǎng)傳感器。傳感器可以獨(dú)立存在，也可以與其他設(shè)備以一體方式呈現(xiàn)，但無論哪種方式，它都是物聯(lián)網(wǎng)中的感知和輸入部分，用來進(jìn)行各種數(shù)據(jù)信息的采集和簡單的加工處理，并通過固有協(xié)議，將數(shù)據(jù)信息傳送給物聯(lián)網(wǎng)終端處理。如通過RFID進(jìn)行標(biāo)簽號碼的讀取，通過GPS得到物體位置信息，通過圖像感知器得到圖片或圖像，通過環(huán)境傳感器取得環(huán)境溫濕度等參數(shù)。傳感器屬于物聯(lián)網(wǎng)中的傳感網(wǎng)絡(luò)層，它作為物聯(lián)網(wǎng)的最基本一層，具有十分重要的作用。因此，傳感網(wǎng)絡(luò)層中傳感器的精度是應(yīng)用中重點(diǎn)要考慮的一個(gè)實(shí)際參數(shù)。
在物聯(lián)網(wǎng)的大概念下，_一個(gè)泛在的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，隨著參照物的不同，傳感器可以是一個(gè)“大”的“智能物件”，它可以是一個(gè)機(jī)器人、一臺機(jī)床、一列火車，甚至是一個(gè)衛(wèi)星或太空探測器。
雖然物聯(lián)剛的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈包括傳感器和芯片供應(yīng)商、應(yīng)用設(shè)備提供商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營及服務(wù)提供商、軟件與應(yīng)用開發(fā)商和系統(tǒng)集成商，但是，作為金字塔的塔座，傳感器仍將會是整個(gè)鏈條需求總量最大和最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。因此，“傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐、應(yīng)用的支撐和未來泛在網(wǎng)的支撐，傳感器感知了物體的信息，RFID賦予它電子編碼，傳感網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的演變是信息技術(shù)發(fā)展的階段表征。”
由于涉及領(lǐng)域面廣，涵蓋范圍大，對于中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)和預(yù)測是相當(dāng)困難的。從目前與物聯(lián)網(wǎng)的幾個(gè)重要相關(guān)的細(xì)分市場(傳感器市場、RFID市場、M2M市場等)的發(fā)展?fàn)顩r，可以對整體的未來有一個(gè)初步的粗略判斷。圖2所示是對2010—2020年物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)三大細(xì)分市場規(guī)模的預(yù)測。由圖可見，中國物聯(lián)網(wǎng)整體產(chǎn)業(yè)在2015年的市場規(guī)模將超過2 000億元，2025年將達(dá)到7 500億元，年增長率超過30％。到2050年，傳感器將在生活中無處不在。

3 傳感器技術(shù)對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的意義
就目前我國對于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的成熟度來看，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)相對成熟，而傳感技術(shù)平臺的搭建卻相對比較薄弱，因此，發(fā)展傳感器技術(shù)不僅是我國實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的關(guān)鍵，也是全面發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的關(guān)鍵。
在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建初期，在大量基礎(chǔ)設(shè)備生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因此，可以說，沒有優(yōu)良的傳感器技術(shù)，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎(chǔ)；沒有傳感器技術(shù)支持，物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)造也將失去基礎(chǔ)。
傳感器的性能決定物聯(lián)網(wǎng)性能。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中獲得信息的唯一手段和途徑，傳感器采集信息的準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)將直接影響到控制節(jié)點(diǎn)對信息的處理與傳輸。傳感器的特性、可靠性、實(shí)時(shí)性、抗干擾性等性能，對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的性能起到舉足輕重的作用。
傳感器升級可以加速網(wǎng)絡(luò)升級，傳感器技術(shù)的升級換代將提升網(wǎng)絡(luò)的升級換代。當(dāng)信息采集用第一代模擬傳感器時(shí)，會產(chǎn)生第一代傳感器網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)信息采集仍用第一代模擬傳感器，控制站之間采用數(shù)字通信時(shí)，會產(chǎn)生第二代傳感器網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)信息采集采用第二代數(shù)字傳感器或第三代智能傳感器時(shí)，控制和通信采用全數(shù)字化技術(shù)，從而將產(chǎn)生第三代傳感器網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)信息采集采用第四代網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器時(shí)，就產(chǎn)生了物聯(lián)網(wǎng)。
傳感器產(chǎn)業(yè)化決定著物聯(lián)網(wǎng)市場的應(yīng)用前景。未來10年，物聯(lián)網(wǎng)將有上萬億元的高科技市場，其產(chǎn)業(yè)要比互聯(lián)網(wǎng)大30倍。在大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的同時(shí)，如果不發(fā)展傳感器技術(shù)，則大量傳感器勢必要從國外進(jìn)口，傳感器市場被國外占有，不儀經(jīng)濟(jì)損失巨大，而且國家安全無保障。相反，如果在發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的同時(shí)，從一開始就考慮傳感器的同步、協(xié)調(diào)發(fā)展，也許開始需要多花費(fèi)一些資金，但從長遠(yuǎn)看是十分有利的，因?yàn)檫@樣既提升了國產(chǎn)傳感器的制造水平，滿足物聯(lián)網(wǎng)的需求，保證r國內(nèi)市場，同時(shí)還培養(yǎng)了一批傳感技術(shù)人才，縮小了與國外在傳感器方面的差距。