傳感器的應用看如何掌握物聯網未來？

來源：本站作者：admin 時間：2021-06-17 07:57:34 點擊：2021

為什么傳感器掌握了物聯網的未來？

傳感技術的未來展望

傳感器是一個多學科交叉的高技術領域，伴隨著物理學、生物科學、信息科學和材料科學等相關學科的高速進展，未來傳感器進展的緊要特點體現在以下方面：

(1)功能更加全面，并向微型化進展。當前，傳感器研究的重要內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。隨著微加工技術和納米技術的進步，生物傳感器將不斷地微型化，各種便攜式生物傳感器將會出現。

(2)智能化程度更高，操作更簡單。價格更便宜，使用壽命更長。傳感器和計算機技術緊密結合，自動采集數據和處理數據。芯片技術將越來越多地進入傳感器領域．實現檢測系統的集成化和一體化。

物聯網想要走得遠，要看傳感器的發展程度。不管是從機器間的信息協作、測量、分析到控制，都要靠傳感器來搜集信息。誰掌握了傳感器，誰就掌握了物聯網的未來。而同時，中國想要在物聯網甚至是工業物聯網取得一席之地，傳感器便是最適合中國的切入點。過去制造業與半導體產業的經驗，將有效地協助中國在物聯網的未來獲得一席之地。如果沒有傳感器來檢測壓力、位置、溫度等重要的生產數據，工業物聯網也不會有今天的發展。基本上，工業物聯網以及消費者物聯網的成長，都伴隨傳感器市場的擴張，而傳感科技的創新與研發也會刺激物聯網產業的潛力與發展力度。

傳感器仍以工業產業為大宗，占據了 31% 市場

工業、自動化產業的傳感器需求居高不下

　　自動化產業里的傳感器使用比例越來越高，諸如連網汽車、自動駕駛汽車等都對傳感器有很高的需求，占傳感器市場的21%；醫療業對傳感器的需求也有所增長，他們依賴傳感器進行病患健康狀況的監測與醫療診斷，目前占了傳感器市場的12%。不過，占據該市場最多的依舊是工業產業，直接占據了31% 。

　　工業應用通常會專注于產出高端產品而非高量生產，因此對傳感器的需求偏向能在嚴苛工作環境下可靠、精準且小型的設備。隨著機器之間的連結協作越來越精密，傳感器的任務也從被動監測，演化成主動探測預防型維護、資產控管與數據分析，協助增加生產效率。

　　在自動化流程的領域中，流程控管、流程安全、作業管理與資產利用等系統，皆需要使用傳感器來測量、分析與控制系統設置。將多個傳感科技與軟體分析工具整合，推動生產效能、可靠性與安全的信息傳播會變得更快、更準確。最后，這個產業將迎來一個成本優化又能產出高端產品的工作環境。

　　現在，為了把握這股趨勢，美國、英國與歐洲的企業正積極地與科技公司合作，收購專精于即時數據管理、資產管理與傳感器設備的公司，企業之間的合并與收購在傳感器市場形成旋風，就是因為這樣可以不受某些進入壁壘的限制。傳統傳感器公司也樂于與新產業區塊的企業合作，而科技制造業者也跳進了這場傳感器之戰。

　　這樣的傳感器市場并購趨勢，會關鍵性地讓我們導向比現在更互聯、更自動化的世界。在幾個重大產業中，如制造業、物聯網，隨著自動化程度提升，傳感器的使用也會更加普及，如此高度的市場需求以及商機無限的前景會吸引更多人加入市場。

　　傳感器協助智能工廠實例：運用雷射傳感器自動偵測液體，省下大把時間成本！

　　當計算機服務與數據被往上推至云端，物聯網的結構性進化也將以設備作為地基，不只云端存有智能，連設備都要多一個能獨立作業的大腦。在業界，已經有許多利用傳感器管理生產流程、優化生產效率的創新方法。

　　裝于大型器皿、桶子、桶倉的粉體與散裝固體的即時標高測量、體積測量、質量測量一直都是業者的煩惱之一。要管理資產和流程，就需要非常精準的測量結果，然而大多時候這些物質的擁有者都必須手動測量這些數據，盡管有雷射科技的協助，仍然必須將流程完全停止，花上好幾個小時才能得到結果。

　　不過，引入 5708 掃描器之后，業者即可在不間斷工作的情況下進行這些測量，就算是難以用其他科技技術測量的粉煤灰或低介電質物質，也能確實透過傳感器得到數據。這個掃描器甚至能模擬出固體物質的不規則表面，還能提供最小與最大標高、總體積，以及一個 3D 的視覺化模型。

　　另一方面，在長距離與大范圍的溫度控管上也必須依賴傳感器。Yokogawa 設計的 DTSX3000 光纖檢測科技就解決了這個問題。傳統技術依靠多個監控攝影機、熱電偶、電阻溫度檢測器或其他溫度感應器，這些科技設備無論操作、安裝或維護都很麻煩。Yokogawa 所研發的傳感器則以每一公尺為空間單位，最多可用沿著光纖網路測量長達五十公里的溫度。

　　有些傳感器的研發，已經隱隱有了未來世界的影子。舉例來說，一間以色列公司已經研發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安威脅，且可以檢測到即便是最微量的成分。該公司的 CEO Ricardo Osiroff 博士表示，這個可稱為“芯片實驗室”的納米傳感器，可以從氣體、液體與固體樣本中，探測出不同種類的化學威脅，像是炸藥、生物武器等，效率大幅超出現有的技術，也完全勝過緝毒犬或其他緝毒動物的能耐。

　　物聯網發展關鍵在于機器之間的協作，傳感器就是其心臟所在

　　“傳感芯片高速整合技術”可以任選不同特性的無線傳感區塊，組合成全新的傳感芯片。例如芯片中心組合運動傳感器、電容傳感信號讀取、省電低速處理器、藍牙無線傳輸、電池電源管理電路，制作出“智能背包傳感芯片”，當背包快速大幅移動時，即可能是登山者跌落山谷，可立即發出求救訊號給指定對象；芯片中心又組合形變傳感器、電阻傳感信號讀取、RFID 無線傳輸、電磁波能量擷取電路，制作出“智能骨板芯片”，當受傷的骨板完全愈合，不再產生形變，就會發出訊號通知醫生可以開刀取出骨板了。

　　國外大廠主要將傳感器技術放入工業流程當中，中國則可以讓這份技術更加貼近生活，交通、醫療、救援、穿戴式設備等都是值得投資的領域。物聯網發展的關鍵在于機器之間的協作與信息傳輸，而傳感器在這些機器網絡以及更長遠的互聯世界中，扮演了不可或缺的角色。

傳感器四大應用領域分析

　　隨著德國工業4.0的提出，世界范圍內正在掀起新一輪的工業變革，被稱之為第四次工業革命。實質上，工業4.0是指利用物聯信息系統將生產中的供應，制造，銷售信息數據化、智慧化，最后達到快速，有效，個性化的產品供應，包含了由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標是建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務生產模式。在這種模式中，傳統的行業界限將消失，并會產生各種新的活動領域和合作形式。創造新價值的過程正在發生改變，產業鏈分工將被重組。但是，要實現工業4.0，必須以物聯網為基礎，而傳感技術和傳感器則是物聯網的基礎。傳感器在未來的人類生活中將在四個方面起到巨大的推動作用。

　　一是工業制造業。我們知道在人類的原始生產過程中，依靠人自身五官對周圍環境的感知識別，基本可以滿足生產要求，但在工業革命中，面對各種惡劣環境或高溫高壓、有毒環境，就遠遠不能滿足要求。所以服務于現代工業的各種傳感器應用正在大顯身手，如對應自然人的五官功能，已經有同款的高精密傳感器研發成功。視覺傳感器具有從一整幅圖像捕獲光線的數以百萬計像素的能力，可以進行更高速率的傳達。同樣的，工業傳感器對于聲音、震動等的細微觀測，早已經朝著更高精度發展，為人們在工業制造過程中及時獲知信息、發現問題提供了更多的先決條件。

　　二是醫學衛生領域。在國際醫學創新的前沿，已經出現全新的微型醫學傳感器，可以通過針頭等工具進入人體，從而取得人類身體信息的最真實資料。在這種傳感器的幫助下，醫生可以最為直觀地觀測到病人的實際情況，包括病變組織、腫瘤細胞、血液蛋白等基礎資料，并且在治療的過程中及時反饋藥物作用于人體的即時信息，幫助監督治療，并能夠同步記錄疾病在治療過程中的最細微的反應和變化，從而使得醫學案例總結和醫療實踐變得更為直觀明了。

　　三是安全防范領域。傳感器在這個領域的應用較為寬泛，尤其是對于實時的安全監測更能起到明顯作用。比如在長途車司機的坐墊下安裝新型傳感器，可以及時觀測到司機的駕駛情況，通過心率變化、體表脈搏等實時資料，幫助判斷出司機是否處于疲勞駕駛狀態，并通過傳感系統發出警報，結合衛星定位系統，便可以幫助司機本身及交通管理部門及時發現和對此類情況進行果斷處置，從而避免事故發生。對于老人、兒童和殘障、病患人群，也可以通過傳感器及時發現他們的一些異常情況，并能及時向其家人進行報警。通過衛星定位系統，可以迅速對其進行救助。

　　四是可穿戴式運動設備。這類傳感器既可以幫助人們矯正運動姿勢，記錄運動結果，也可以在運動過程中充分捕捉信息，分析不同人群在不同運動中的身體反應情況，從而便于總結規律。已經形成市場的這類傳感器設備，目前主要集中在三大塊，分別是運動傳感器，包括加速度計、陀螺儀、磁力計、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、腕帶等產品中得到應用廣泛。

　　傳感器作為人類感知世界的重要工具，正隨著時代科技的發展而發展。以上所提到的四大應用領域，其實只是傳感器在未來產業大發展中比較先行的區域，更多的應用空間正在等著我們去探索、開發。在以工業變革為引領的科技潮流之中，傳感器將發揮越來越大的作用，并在更多的領域中獲得應用與發展。