物聯(lián)網(wǎng)時代傳感器低成本化發(fā)展的思考
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2 傳感器的地位及應用
傳感器是信息感知和傳遞的源頭、是信息能量的轉(zhuǎn)換器，是一項使能技術。
社會信息化正在成長，社會網(wǎng)絡化正在普及，信息產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，傳感產(chǎn)業(yè)不僅成為新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的熱點和制高點，還給傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)帶來“綠色或生態(tài)革命”。人類為實現(xiàn)智慧地球、數(shù)字城市、低碳經(jīng)濟等智能產(chǎn)業(yè)等雄心勃勃愿景，要建立人／物互聯(lián)網(wǎng)，就需要巨量的傳感器來知曉和掌控海量信息。傳感器產(chǎn)業(yè)雖受幾次全球宏觀經(jīng)濟危機或疲軟連累，增速有起伏，但其仍是持續(xù)增長的“朝陽”產(chǎn)業(yè)。幾十年來，“東方不亮西方亮”，產(chǎn)業(yè)整體平均增長速度在10％以上，據(jù)預測，未來10年，傳感器需求市場的規(guī)模將超萬億，年平均增長速度超50％，70億人人均1 000支傳感器。
傳感器的應用領域涉及機械制造、工業(yè)過程控制、汽車電子、通信、消費電子和專用設備等。
在世界范圍內(nèi)，傳感器市場增長最快的是汽車市場的需求，占第二位的是過程控制市場，前景看好的是通訊市場。
汽車控制系統(tǒng)電子化水平的關鍵在于采用傳感器的數(shù)量和水平。目前，一輛普通家用轎車上大約會安裝幾十到近百只傳感器，豪華轎車傳感器數(shù)量可多達200余只，種類達幾十種。汽車和通信市場所用傳感器約占整個市場的三分之一。圖1所示是汽車控制系統(tǒng)中傳感器的應用示意圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/159538.htm
我國是全球白家電(包括家用空調(diào)、電冰箱和洗衣機)生產(chǎn)和出口大國，2009年的總產(chǎn)量達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、氣象等專用電子設備中的應用增長快速，所用傳感器占市場份額的15％左右。
在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，用于對各種參量進行信息采集和簡單加工處理的設備，被稱為物聯(lián)網(wǎng)傳感器。傳感器可以獨立存在，也可以與其他設備以一體方式呈現(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進行標簽號碼的讀取，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)絡層中傳感器的精度是應用中重點要考慮的一個實際參數(shù)。
在物聯(lián)網(wǎng)的大概念下，_一個泛在的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，隨著參照物的不同，傳感器可以是一個“大”的“智能物件”，它可以是一個機器人、一臺機床、一列火車，甚至是一個衛(wèi)星或太空探測器。
雖然物聯(lián)剛的產(chǎn)業(yè)供應鏈包括傳感器和芯片供應商、應用設備提供商、網(wǎng)絡運營及服務提供商、軟件與應用開發(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鏈條需求總量最大和最基礎的環(huán)節(jié)。因此，“傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術的支撐、應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)的演變是信息技術發(fā)展的階段表征。”
由于涉及領域面廣，涵蓋范圍大，對于中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)進行準確的估計和預測是相當困難的。從目前與物聯(lián)網(wǎng)的幾個重要相關的細分市場(傳感器市場、RFID市場、M2M市場等)的發(fā)展狀況，可以對整體的未來有一個初步的粗略判斷。圖2所示是對2010—2020年物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)三大細分市場規(guī)模的預測。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)相關技術的成熟度來看，通信技術和計算機數(shù)據(jù)處理技術相對成熟，而傳感技術平臺的搭建卻相對比較薄弱，因此，發(fā)展傳感器技術不僅是我國實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)核心技術的關鍵，也是全面發(fā)展戰(zhàn)略目標的關鍵。
在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建初期，在大量基礎設備生產(chǎn)尤其是自動化生產(chǎn)過程中，要用各種傳感器來監(jiān)視和控制生產(chǎn)過程中的各個參數(shù)，使設備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達到質(zhì)量標準。因此，可以說，沒有優(yōu)良的傳感器技術，現(xiàn)代化生產(chǎn)也就失去了基礎；沒有傳感器技術支持，物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)造也將失去基礎。
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確、可靠、實時將直接影響到控制節(jié)點對信息的處理與傳輸。傳感器的特性、可靠性、實時性、抗干擾性等性能，對物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)的性能起到舉足輕重的作用。
傳感器升級可以加速網(wǎng)絡升級，傳感器技術的升級換代將提升網(wǎng)絡的升級換代。當信息采集用第一代模擬傳感器時，會產(chǎn)生第一代傳感器網(wǎng)絡；當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，會產(chǎn)生第二代傳感器網(wǎng)絡；當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，控制和通信采用全數(shù)字化技術，從而將產(chǎn)生第三代傳感器網(wǎng)絡；當信息采集采用第四代網(wǎng)絡化智能傳感器時，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，如果不發(fā)展傳感器技術，則大量傳感器勢必要從國外進口，傳感器市場被國外占有，不儀經(jīng)濟損失巨大，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，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一些資金，但從長遠看是十分有利的，因為這樣既提升了國產(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，同時還培養(yǎng)了一批傳感技術人才，縮小了與國外在傳感器方面的差距。
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