物联网时代传感器低成本化发展的思考
2传感器的地位及应用
传感器是信息感知和传递的源头、是信息能量的转换器,是一项使能技术。
社会信息化正在成长,社会网络化正在普及,信息产业已成为国民经济的支柱产业,传感产业不仅成为新兴战略产业的热点和制高点,还给传统产业带来“绿色或生态革命”。人类为实现智慧地球、数字城市、低碳经济等智能产业等雄心勃勃愿景,要建立人/物互联网,就需要巨量的传感器来知晓和掌控海量信息。传感器产业虽受几次全球宏观经济危机或疲软连累,增速有起伏,但其仍是持续增长的“朝阳”产业。几十年来,“东方不亮西方亮”,产业整体平均增长速度在10%以上,据预测,未来10年,传感器需求市场的规模将超万亿,年平均增长速度超50%,70亿人人均1 000支传感器。
传感器的应用领域涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子、通信、消费电子和专用设备等。
在世界范围内,传感器市场增长最快的是汽车市场的需求,占第二位的是过程控制市场,前景看好的是通讯市场。
汽车控制系统电子化水平的关键在于采用传感器的数量和水平。目前,一辆普通家用轿车上大约会安装几十到近百只传感器,豪华轿车传感器数量可多达200余只,种类达几十种。汽车和通信市场所用传感器约占整个市场的三分之一。图1所示是汽车控制系统中传感器的应用示意图。本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/159538.htm
我国是全球白家电(包括家用空调、电冰箱和洗衣机)生产和出口大国,2009年的总产量达3亿多台,所用传感器约占市场的五分之一。
传感器在医疗、环保、气象等专用电子设备中的应用增长快速,所用传感器占市场份额的15%左右。
在物联网系统中,用于对各种参量进行信息采集和简单加工处理的设备,被称为物联网传感器。传感器可以独立存在,也可以与其他设备以一体方式呈现,但无论哪种方式,它都是物联网中的感知和输入部分,用来进行各种数据信息的采集和简单的加工处理,并通过固有协议,将数据信息传送给物联网终端处理。如通过RFID进行标签号码的读取,通过GPS得到物体位置信息,通过图像感知器得到图片或图像,通过环境传感器取得环境温湿度等参数。传感器属于物联网中的传感网络层,它作为物联网的最基本一层,具有十分重要的作用。因此,传感网络层中传感器的精度是应用中重点要考虑的一个实际参数。
在物联网的大概念下,_一个泛在的物联网系统,随着参照物的不同,传感器可以是一个“大”的“智能物件”,它可以是一个机器人、一台机床、一列火车,甚至是一个卫星或太空探测器。
虽然物联刚的产业供应链包括传感器和芯片供应商、应用设备提供商、网络运营及服务提供商、软件与应用开发商和系统集成商,但是,作为金字塔的塔座,传感器仍将会是整个链条需求总量最大和最基础的环节。因此,“传感器是物联网技术的支撑、应用的支撑和未来泛在网的支撑,传感器感知了物体的信息,RFID赋予它电子编码,传感网到物联网的演变是信息技术发展的阶段表征。”
由于涉及领域面广,涵盖范围大,对于中国物联网产业进行准确的估计和预测是相当困难的。从目前与物联网的几个重要相关的细分市场(传感器市场、RFID市场、M2M市场等)的发展状况,可以对整体的未来有一个初步的粗略判断。图2所示是对2010—2020年物联网产业三大细分市场规模的预测。由图可见,中国物联网整体产业在2015年的市场规模将超过2 000亿元,2025年将达到7 500亿元,年增长率超过30%。到2050年,传感器将在生活中无处不在。
3 传感器技术对物联网发展的意义
就目前我国对于物联网相关技术的成熟度来看,通信技术和计算机数据处理技术相对成熟,而传感技术平台的搭建却相对比较薄弱,因此,发展传感器技术不仅是我国实现物联网核心技术的关键,也是全面发展战略目标的关键。
在物联网构建初期,在大量基础设备生产尤其是自动化生产过程中,要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数,使设备工作在正常状态或最佳状态,并使产品达到质量标准。因此,可以说,没有优良的传感器技术,现代化生产也就失去了基础;没有传感器技术支持,物联网构造也将失去基础。
传感器的性能决定物联网性能。传感器是物联网中获得信息的唯一手段和途径,传感器采集信息的准确、可靠、实时将直接影响到控制节点对信息的处理与传输。传感器的特性、可靠性、实时性、抗干扰性等性能,对物联网应用系统的性能起到举足轻重的作用。
传感器升级可以加速网络升级,传感器技术的升级换代将提升网络的升级换代。当信息采集用第一代模拟传感器时,会产生第一代传感器网络;当信息采集仍用第一代模拟传感器,控制站之间采用数字通信时,会产生第二代传感器网络;当信息采集采用第二代数字传感器或第三代智能传感器时,控制和通信采用全数字化技术,从而将产生第三代传感器网络;当信息采集采用第四代网络化智能传感器时,就产生了物联网。
传感器产业化决定着物联网市场的应用前景。未来10年,物联网将有上万亿元的高科技市场,其产业要比互联网大30倍。在大力发展物联网的同时,如果不发展传感器技术,则大量传感器势必要从国外进口,传感器市场被国外占有,不仪经济损失巨大,而且国家安全无保障。相反,如果在发展物联网的同时,从一开始就考虑传感器的同步、协调发展,也许开始需要多花费一些资金,但从长远看是十分有利的,因为这样既提升了国产传感器的制造水平,满足物联网的需求,保证r国内市场,同时还培养了一批传感技术人才,缩小了与国外在传感器方面的差距。
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