智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理機,具有采集、處理、交換信息的能力,是傳感器集成化與微處理機相結合的產物。
智能傳感器是具有信息處理功能的傳感器。智能傳感器帶有微處理機,具有采集、處理、交換信息的能力,是傳感器集成化與微處理機相結合的產物。與一般傳感器相比,智能傳感器具有以下三個優點:通過軟件技術可實現高精度的信息采集,而且成本低;具有一定的編程自動化能力;功能多樣化。
智能傳感器的應用與方向
智能傳感器已廣泛應用于航天、航空、國防、科技和工農業生產等各個領域中。例如,它在機器人領域中有著廣闊應用前景,智能傳感器使機器人具有類人的五官和大腦功能,可感知各種現象,完成各種動作。
在工業生產中,利用傳統的傳感器無法對某些產品質量指標(例如,黏度、硬度、表面光潔度、成分、顏色及味道等)進行快速直接測量并在線控制。而利用智能傳感器可直接測量與產品質量指標有函數關系的生產過程中的某些量(如溫度、壓力、流量等),利用神經網絡或專家系統技術建立的數學模型進行計算,可推斷出產品的質量。
在醫學領域中,糖尿病患者需要隨時掌握血糖水平,以便調整飲食和注射胰島素,防止其它并發癥。通常測血糖時必須刺破手指采血,再將血樣放到葡萄糖試紙上,最后把試紙放到電子血糖計上進行測量。這是一種既麻煩又痛苦的方法。而“葡萄糖手表”,其外觀像普通手表一樣,戴上它就能實現無疼、無血、連續的血糖測試。“葡萄糖手表”上有一塊涂著試劑的墊子,當墊子與皮膚接觸時,葡萄糖分子就被吸附到墊子上,并與試劑發生電化學反應,產生電流。傳感器測量該電流,經處理器計算出與該電流對應的血糖濃度,并以數字量顯示。
智能傳感器產業前景
智能傳感器作為廣泛地系統前端感知器件,既可以助推傳統產業的升級,例如,傳統工業的升級、傳統家電的智能化升級;又可以對創新應用進行推動,比如機器人、VR/AR(虛擬現實/增強現實)、無人機、智慧家庭、智慧醫療和養老等領域。
在工業領域,傳統企業面臨人力成本提高、市場需求下降等問題,傳統企業開始從勞動密集型轉向自動化、智能化。在整個轉型中,智能傳感器發揮著至關重要的作用,推動傳統工業的轉型升級。
智能傳感技術是智能制造和物聯網的先行技術,作為前端感知工具,具有非常重要的意義。
中國智能傳感器的市場近幾年一直持續增長,增長速度超過20%,智能傳感器應用四大領域為工業及汽車電子產品、通信電子產品、消費電子產品專用設備。
2012年以來中國智能傳感器行業發展總體規模逐漸擴大,顯著應用于汽車工業中包括汽車輪胎中的智能傳感器應用、安全氣囊中的智能傳感器應用、底盤系統中的智能傳感器應用、發動機運行管理系統中的智能傳感器應用、廢氣與空氣質量控制系統中的智能傳感器應用和需求、ABS中的智能傳感器應用和需求、車輛行駛安全系統中的智能傳感器應用和需求、汽車防盜系統中的智能傳感器應用和需求、發動機燃燒控制系統中的智能傳感器應用和需求、汽車定位系統中的智能傳感器應用和需求、汽車其他系統中的智能傳感器應用和需求。
除此以外,中國智能傳感器在其他領域也有新的應用,如工業控制領域、在環境保護領域、在設施農業中、在多媒體圖像領域、其它有關智能傳感器的應用。回顧中國智能傳感器行業,雖然發展迅速,但是也存在一些不利的因素。如在產品技術上產業基礎薄弱、科技與生產脫節、產品技術水平偏低、產品種類欠缺、企業產品研發能力弱。
但另一方面國家不斷制定有利智能傳感器產業發展的戰略與政策,全年整機系統市場的快速發展,新興技術的不斷推動也都成為傳感網發展的利好因素。
在政府的支持下,我國的傳感器技術及其產業取得了長足進步。國內傳感器產業在“雙加工程”即:加快力度加快發展的方針指導下,建立了中國敏感元器件與傳感器生產基地。
目前,國內有三大傳感器生產基地,分別為:安徽基地主要是建立力、光敏規模經濟;陜西基地1990年2月成立了陜西省敏感技術產業集團公司,主要是建立電壓敏、熱敏、汽車電子規模經濟為主要目標;黑龍江基地主要建立氣、濕敏規模經濟為主要目標。
而目前我國已有1700多家從事傳感器的生產和研發的企業,其中從事微系統研制、生產的有50多家。同時,傳感器越來越多地被應用到社會發展及人類生活的各個領域,如工業自動化、農業現代化、航天技術、軍事工程、機器人技術、資源開發、海洋探測、環境監測、安全保衛、醫療診斷、交通運輸、家用電器等。
據統計,至2015年,我國物聯網整體市場規模達到7500億元,傳感器產業將從中直接受益。據預測,未來5年中國傳感器市場將穩步快速發展,在物聯網市場規模大幅增長的動力之下,2016年中國傳感器市場容量有望達到1700億元左右。
截至2015年底,我國從事傳感器的研制、生產和應用的企事業單位共1700多家,從事微系統研制、生產的企業有50多家,產品種類共計6000多種,預計2016年全年智能傳感器產量將達31.6億只。但我國傳感器小型企業占比近七成,產品以低端為主,高端產品進口占比較大,其中傳感器約60%,傳感器芯片約80%,MEMS芯片基本100%。
目前,國內從事傳感器的研制、生產和應用的企業約有1700家。產業門類基本齊全,敏感元件和傳感器年總產量已經接近30億只,傳感器產品達10大類、42小類、6000多個品種。
據不完全統計,2015年全國傳感器銷售額接近1400億元。不過,大部分還存在數字化、智能化、微型化產品嚴重欠缺的問題。
圖表:2013-2015年中國智能傳感器行業銷售收入
數據來源:中研普華
如果說物聯網是整個的智能網絡,傳感器則是一個重要的組成部分。當前物聯網在物流領域已經被廣泛使用,食品可追溯、包裝防偽等領域也已開始使用物聯網技術。
據悉,多部委聯手推出物聯網發展專項行動計劃,其中包括頂層設計、標準制定、技術研發、應用推廣、產業支撐、商業模式、安全保障、政府扶持、法律法規保障、人才培養共計10個專項行動計劃,大力推進物聯網發展。隨著RFID應用與市場的發展,將有更多的廠商加入到RFID產業鏈中,渴望在未來市場中占有一席之地,產業鏈各環節競爭將日趨激烈。
另外,中國傳感器市場近幾年總體呈上升趨勢,2015年國內傳感器制造業銷售額約為1384億元,同比增長23.02%。同時,傳感器應用領域范圍不斷擴大,主要應用領域為工業及汽車電子產品、通信電子產品、消費電子產品、專用設備等。它不僅促進了傳統產業的改造,而且可導致建立新型工業,成為了21世紀新的經濟增長點。
近年來,國內傳感器應用主要分布在機械設備制造、家用電器、科學儀器儀表、醫療衛生、通信電子以及汽車等領域。2015年我國物聯網產業規模達到7500億元;傳感器超過20億只,市場規模超過1200億元,但智能傳感器發展滯后。

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