【導讀】傳感器好比人的眼耳口鼻，但又不僅僅只是人的感官那么簡(jiǎn)單，它甚至能夠采集到更多的有用信息。既然如此，就可說(shuō)這些傳感器是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統工作的基礎，正是因為有了傳感器，物聯(lián)網(wǎng)系統才有內容傳遞給“大腦”。

傳感器好比人的眼耳口鼻，但又不僅僅只是人的感官那么簡(jiǎn)單，它甚至能夠采集到更多的有用信息。既然如此，就可說(shuō)這些傳感器是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統工作的基礎，正是因為有了傳感器，物聯(lián)網(wǎng)系統才有內容傳遞給“大腦”。

在過(guò)去，傳感器更多應用于工業(yè)。但是隨著(zhù)時(shí)間推移，它已經(jīng)慢慢走入我們的生活。

傳感器是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石

隨著(zhù)工信部在6月6號發(fā)放5G正式商用牌照，5G的到來(lái)似乎將物聯(lián)網(wǎng)推到了一個(gè)風(fēng)口處，而物聯(lián)網(wǎng)的小翅膀是什么呢，或許不同的人有不同的答案，而傳感器無(wú)疑是其中一個(gè)重要的選項。

物聯(lián)網(wǎng)層次結構

從物聯(lián)網(wǎng)層次結構圖中可以看到物聯(lián)網(wǎng)主要是由：感知層、網(wǎng)絡(luò )層、支撐層和應用層四部分構成。有句俗話(huà)說(shuō)得好：下層基礎決定上層建筑。傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的重要組成部分之一，作為整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎，其重要性是不言而喻的。 物聯(lián)網(wǎng)系統中的海量數據信息來(lái)源于終端設備，而終端設備數據來(lái)源可歸根于傳感器，傳感器賦予了萬(wàn)物“感官”功能，如人類(lèi)依靠視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、觸覺(jué)感知周?chē)h(huán)境，同樣物體通過(guò)各種傳感器也能感知周?chē)h(huán)境。且比人類(lèi)感知更準確、感知范圍更廣。例如人類(lèi)無(wú)法通過(guò)觸覺(jué)準確感知某物體具體溫度值，也無(wú)法感知上千高溫，也不能辨別細微的溫度變化，但傳感器可以?？梢哉f(shuō)傳感器就是“萬(wàn)物互聯(lián)”時(shí)代物體與物體之間交流的“語(yǔ)言”。

傳感器在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中的作用

物聯(lián)網(wǎng)是將各種信息傳感設備和互聯(lián)網(wǎng)結合起來(lái)形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò )，它是互聯(lián)網(wǎng)的升級，也是信息化時(shí)代的核心。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要智能感知、識別和通訊等技術(shù)支撐，而感知的關(guān)鍵就是傳感器及相關(guān)技術(shù)，可以毫不夸張的說(shuō)，沒(méi)有傳感器的進(jìn)步，就沒(méi)有物聯(lián)網(wǎng)的繁榮。隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳感器產(chǎn)業(yè)也將迎來(lái)爆發(fā)，傳感器是物聯(lián)網(wǎng)采集數據的關(guān)鍵組件，扮演著(zhù)不可或缺的角色。

隨著(zhù)全球開(kāi)始步入高速發(fā)展的信息時(shí)代，在獲取和處理信息過(guò)程中，首先要解決的就是要獲取可靠并準確的信息，而傳感器是獲取信息的主要手段和途徑。例如在工業(yè)4.0時(shí)代，要用傳感器來(lái)監視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的參數，使設備保持正常的工作狀態(tài)；在智能家居領(lǐng)域，傳感器是實(shí)現用戶(hù)和家居單品（燈光、電視、冰箱、音響等）互動(dòng)的基礎；在無(wú)人駕駛中，需要通過(guò)傳感器對交通和環(huán)境數據的采集和處理，這樣才能保證汽車(chē)在道路上的安全行駛……可以毫不夸張的說(shuō)，未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)有多大的市場(chǎng)，傳感器就能有多大的作為。

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)需求的增加，目前國內傳感器呈現一種高速增長(cháng)的態(tài)勢。據統計， 預計到2021年將增至5937億元，未來(lái)五年中國傳感器產(chǎn)業(yè)年均復合增長(cháng)率約30%，遠高于全球平均水平。

傳感器發(fā)展歷程

物聯(lián)網(wǎng)自提出到如今已經(jīng)二十多年，但傳感器部署規模并未普及，致使沒(méi)有足夠物理層，導致數據不足，從源頭上制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展。傳感器部署作為物聯(lián)網(wǎng)基礎設施，多年前就有國家提出萬(wàn)億傳感器革命，旨在推動(dòng)社會(huì )基礎設施和公共服務(wù)中每年使用1萬(wàn)億個(gè)傳感器，并預計在2030年后將100萬(wàn)億傳感器嵌入到各種場(chǎng)所。 我國早在 20 世紀60年代開(kāi)始涉足傳感器制造業(yè)，經(jīng)歷了多年的發(fā)展，大體可分為三代： 第一代：是結構型傳感器，它利用結構參量變化來(lái)感受和轉化信號。

第二代：傳感器是20世紀70 年代開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的固體傳感器， 這種傳感器由半導體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構成，是利用材料某些特性制成的。

第三代：傳感器是80年代剛剛發(fā)展起來(lái)的智能傳感器。所謂智能傳感器是指其對外界信息具有一定檢測、自診斷、數據處理以及自適應能力，具有高精度、成本低、功能多樣化、自動(dòng)化強等特點(diǎn)，是微型計算機技術(shù)與檢測技術(shù)相結合的產(chǎn)物。

智能傳感器具有信息采集、信息處理、信息交換、信息存儲功能的多元件集成電路，是集傳感芯片、通信芯片、微處理器、驅動(dòng)程序、軟件算法等于一體的系統級產(chǎn)品。 在物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)智能感知時(shí)代，智能傳感器是實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在很多物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的傳感器都具有智能傳感器的特點(diǎn)，它在工業(yè)、農業(yè)、醫療、交通等領(lǐng)域將發(fā)揮巨大作用，在未來(lái)的傳感器市場(chǎng)上，智能傳感器的比重會(huì )越來(lái)越大。

物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對傳感器的發(fā)展要求

從19世紀60年代誕生至今，傳感器的歷史已經(jīng)有150余年了，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，手機的普及促進(jìn)了傳感器的極大發(fā)展，但也決定了很多類(lèi)型的傳感器是專(zhuān)為手機而設計的。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的“物”在對傳感和連接的需求上與手機有很大的差別，所以也對傳感技術(shù)提出了更多、更高的要求?？偨Y來(lái)說(shuō)，傳感器在朝著(zhù)高精度、小型化、低功耗、智能化等方向進(jìn)化。 1、高精度、高質(zhì)量

如果傳感器收集的數據信息出錯，那么相當于從源頭上出錯，后面一切數據的傳輸、分析、應用也就沒(méi)了意義，所以傳感器的精度和質(zhì)量是保障物聯(lián)網(wǎng)愿景的一道重要基線(xiàn)。想象一下，如果一輛智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)傳感器的精度和質(zhì)量不達標，這就意味著(zhù)在意外情況發(fā)生的那幾毫秒內系統無(wú)法做出正確決策，從而嚴重威脅駕駛員的安全。

2、小型化

隨著(zhù)以智能手機為中心的移動(dòng)設備向多功能、高性能化發(fā)展，要求電路板內的部件數量更多、體積更小。因此，傳感器正在逐漸采用集成化技術(shù)，以實(shí)現高性能化和小型化。集成溫度傳感器、集成壓力傳感器等早已被廣泛使用，今后將有更多集成傳感器被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

3、低功耗

手機上的微博、微信、視頻、游戲，都是電量消耗的大戶(hù)，我們也早已習慣了每天充電、出遠門(mén)充電寶不離身的日子，但你能想象假如煙霧報警器、智能攝像頭等互聯(lián)設備也需要天天調換電池會(huì )是怎樣一種蹩腳的情景嗎？和手機不同，很多物聯(lián)網(wǎng)設備地處人們不常接觸的區域，所以對功耗有極致的要求，從而決定了傳感器的功耗也要很低，否則運營(yíng)成本太高。

4、智能化

隨著(zhù)互聯(lián)設備的激增，數據呈現爆炸式增長(cháng)，中心化的云端已經(jīng)“不堪重負”，更重要的是，對于智能制造或智慧交通等應用場(chǎng)景，云端分析的延遲會(huì )使數據價(jià)值呈現“斷崖式”下跌，于是，邊緣智能開(kāi)始興起。

傳感器是很好的邊緣節點(diǎn)，用嵌入式技術(shù)將傳感器與微處理器集成為一體，使其成為具有環(huán)境感知、數據處理、智能控制與數據通信功能的智能數據終端設備，這就是所謂的智能傳感器。這種傳感器具有自學(xué)習、自診斷和自補償能力、復合感知能力以及靈活的通信能力。這樣，傳感器在感知物理世界的時(shí)候反饋給物聯(lián)網(wǎng)系統的數據就會(huì )更準確，更全面，達到精確感知的目的。

五大領(lǐng)域對智能傳感器的需求暴漲

智能傳感器具有高精度、成本低、功能多樣化、自動(dòng)化強等特點(diǎn)，它是一種具有信息處理功能的傳感器，是傳感器集成化與微處理機相結合的產(chǎn)物。在很多物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的傳感器都具有智能傳感器得特點(diǎn)，未來(lái)得物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，智能傳感器將是市場(chǎng)主流。

未來(lái)最有前景的幾大物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中，智能工業(yè)、智能家居、智慧醫療、智能汽車(chē)、智能農業(yè)等是未來(lái)最有可能普及的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。

1、智能工業(yè)傳感器是實(shí)現工業(yè)4.0的基礎

眾所周知，工業(yè)4.0已經(jīng)成為國家戰略的一部分，智能制造是國家工業(yè)變革的關(guān)鍵，智能工業(yè)傳感器在制造中的角色越來(lái)越重要。工業(yè)傳感器的特點(diǎn)是性能指標和精度要求高，不允許數據采集和處理的失誤。不同于傳統工業(yè)的傳感器，智能工業(yè)傳感器將用于智能制造，它在精度、穩定性、抗沖擊性方面提出了更為苛刻的要求。

未來(lái)，基于工業(yè)4.0的智能工業(yè)傳感器需求將大幅增加，而這也是工業(yè)傳感器廠(chǎng)商面臨的最大機遇點(diǎn)。

2、智能家居給這些傳感器帶來(lái)了增長(cháng)空間

智能家居的一大特點(diǎn)就是實(shí)現對家居用品的控制，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來(lái)越多的傳感器將用于家電中，如洗衣機、電視、冰箱、燈光、空調、油煙機等，原來(lái)沒(méi)有傳感器的產(chǎn)品都將因智能家居的普及而成為傳感器主戰場(chǎng)。

傳感器將是智能家居產(chǎn)品的標配，例如壓力傳感器可用于洗衣機中對泡沫量的監控；光電傳感器用于燈泡實(shí)現對燈光的控制；電磁傳感器用在洗碗機里面可實(shí)現噴水臂的移動(dòng)等，還有流量傳感器、智能氣體傳感器等均大有用途。

3、智慧醫療需要各式各樣的智能傳感器

智慧醫療是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現患者和醫務(wù)人員及醫療設備之間的互動(dòng)，其工作的核心部分是對患者的信息進(jìn)行采集、存儲、傳輸和處理。在進(jìn)行圖像傳輸以及海量數據計算處理的過(guò)程中，需要各中各有具有智能處理功能的傳感器，如用于測量病人血壓的MEMS壓力傳感器，用于研究睡眠窒息的熱電傳感器，用于監控和測量體表體溫的溫度傳感器等。

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)醫療傳感器逐漸向智能化、微型化、低功耗等方向發(fā)展，傳感器在智慧醫療領(lǐng)域的應用也會(huì )越來(lái)越廣泛。據外媒報道，科學(xué)家研究了一種新型傳感器，可用于診斷眼外傷，它根據測定人類(lèi)眼淚所含維C濃度的高低，判斷眼外傷的嚴重情況。最近科學(xué)家又研究了一款僅有膠囊大小的可吞服心率傳感器，病人吞服后可測量其生命體征等數據并將信息傳輸到接收器中，供醫生遠程監控。

隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，應用于智慧醫療的傳感器種類(lèi)將越來(lái)越多，但它們的一大共性是具備智能傳感器的特點(diǎn)。

4、智能傳感器助力汽車(chē)的智能化

雖然國內的很多汽車(chē)實(shí)現了一些基本的聯(lián)網(wǎng)功能，但并不是真正的智能汽車(chē)。隨著(zhù)AI和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能汽車(chē)會(huì )成為未來(lái)的主流。智能汽車(chē)是一個(gè)集環(huán)境感知、多等級輔助駕駛等功能于一體的綜合系統，它的一大特點(diǎn)是能實(shí)現聯(lián)網(wǎng)控制，而控制與操作的關(guān)鍵離不開(kāi)智能傳感器，智能汽車(chē)的普及將帶來(lái)智能傳感器的增加。

在智能汽車(chē)里面，未來(lái)應用最多的幾大智能傳感器將是空氣流量傳感器、里程表傳感器、機油感應傳感器、剎車(chē)壓力傳感器、位置傳感器和碰撞傳感器等。

5、智能農業(yè)傳感器市場(chǎng)前景廣闊

智能農業(yè)是我國建設成為農業(yè)強國的關(guān)鍵，在未來(lái)的農業(yè)生產(chǎn)中，需要很多類(lèi)型的物聯(lián)網(wǎng)傳感器和相關(guān)技術(shù)。農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的組成包括智能水質(zhì)傳感器、無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)通信等，它們一起組成完整的智能農業(yè)系統，傳感器是實(shí)現這些的第一步。

物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)的特點(diǎn)是以信息化技術(shù)為基礎，在農業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)傳感器收集數據并進(jìn)行量化分析和智能決策，農業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境非常復雜，不同的場(chǎng)景需要的傳感器不一樣，如空氣溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度等，這些數據的采集都需要使用相對應的智能農業(yè)傳感器。

傳感器在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域、工農業(yè)生產(chǎn)以及日常生活中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。人類(lèi)社會(huì )對傳感器提出的越來(lái)越高的需求是傳感器技術(shù)發(fā)展的強大動(dòng)力，而現代技術(shù)突飛猛進(jìn)則為其發(fā)展提供了堅強的后盾。

在物聯(lián)網(wǎng)戰略下，傳感器國產(chǎn)化需求迫切，傳感器行業(yè)的國內領(lǐng)先者更受政府扶持；作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵，傳感器成為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)勢環(huán)節，也代表了企業(yè)的核心競爭力。

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