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        从三大应用领域看传感器未来发展趋势

        浏览次数: 日期:2016年10月18日 16:25
          传感器是一种应用非常广泛的检测装置,如工业自动化、农业现代化、航天技术、军事工程、机器人技术、环境监测、安全保卫、医疗诊断、交通运输、家用电器等,它能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息,按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
         
          随着微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的要求,传感器也向着小、快、灵等方向发展,我爱方案网预测未来传感器在下面这三大领域将会大放异彩。
         
          据国内领先的智能产品开发外包服务平台快包大数据显示,传感器类任务占2016年快包上半年开发需求比例为8%,其中基于可穿戴、智能医疗、工业控制三大领域的应用开发需求占整个传感器开发达80%,未来三大领域对传感器的需求量将会很大。
         
          一、可穿戴式应用领域
         
          据美国ABI调查公司预测,2017年可穿戴式传感器的数量将会达到1.6亿。以谷歌眼镜为代表的可穿戴设备是最受关注的硬件创新。谷歌眼镜内置多达10余种的传感器,包括陀螺仪传感器、加速度传感器、磁力传感器、线性加速传感器等,实现了一些传统终端无法实现的功能,如使用者仅需眨一眨眼睛就可完成拍照。当前,可穿戴设备的应用领域正从外置的手表、眼镜、鞋子等向更广阔的领域扩展,如电子肌肤等。日前,东京大学已开发出一种可以贴在肌肤上的柔性可穿戴式传感器。该传感器为薄膜状,单位面积重量只有3g/m2,是普通纸张的1/27左右,厚度也只有2微米。
         
          二、智能医疗应用领域
         
          国内外众多医疗研究机构,包括国际著名的医疗行业巨头在传感器技术应用于医疗领域方面已取得重要进展。如罗姆公司目前正在开发一种使用近红外光(NIR)的图像传感器,其原理是照射近红外光LED后,使用专用摄像元件拍摄反射光,通过改变近红外光的波长获取图像,然后通过图像处理使血管等更加鲜明地呈现出来。一些研究机构在能够嵌入或吞入体内的材料制造传感器方面已取得进展。如美国佐治亚理工学院正在开发具备压力传感器和无线通信电路等的体内嵌入式传感器,该器件由导电金属和绝缘薄膜构成,能够根据构成的共振电路的频率变化检测出压力的变化,发挥完作用之后就会溶解于体液中。
         
          三、工业控制应用领域
         
          2012年,GE公司在《工业互联网:突破智慧与机器的界限》报告中提出,通过智能传感器将人机连接,并结合软件和大数据分析,可以突破物理和材料科学的限制,并将改变世界的运行方式。报告同时指出,美国通过部署工业互联网,各行业可实现1%的效率提升,15年内能源行业将节省1%的燃料(约660亿美元)。2013年1月,GE在纽约一家电池生产企业共安装了1万多个传感器,用于监测生产时的温度、能源消耗和气压等数据,而工厂的管理人员可以通过iPad获取这些数据,从而对生产进行监督。超声波气象站集合了7个传感器,为工业生产提供了一流的天气监测信息,为预防一些灾害事件提供可靠信息,从而提高效率,降低和总的成本。
         
          传感器发展趋势
         
          目前,我国传感器的生产企业主要集中在长三角地区,并逐渐形成以北京、上海、南京、深圳、沈阳和西安等中心城市为主的区域空间布局。随着物联网、移动互联网等新兴产业的快速发展,传感器产业也迎来了巨大的发展契机。近年来,国内传感器市场持续快速增长,年均增长速度超过20%。2015年以来,在智能化电子产品不断涌现,物联网智能终端与整机产品制造市场稳定发展的带动下,传感器产品国产化需求不断增大,为国内企业带来巨大的发展空间,自主MEMS传感器产品的研发及产业化成为产业发展的主要方向。
         
          受物联网快速发展的带动,传感器市场规模也呈现快速发展的态势,快包预测,未来5年中国传感器市场的年复合增长率将达到30%左右,传感器的发展也会受下面几大因素的影响。
         
          传感器市场影响因素
         
          一、市场带动
         
          随着物联网、移动互联网等新兴产业的快速发展,传感器产业也迎来了巨大的发展契机。信息化和智能化的推进为传感器产业带来巨大的市场,在智能农业、智能工业、智能交通、建筑节能、智能环保、智能电网、健康医疗、智能穿戴等领域,传感器都有着广阔的应用空间。
         
          二、技术拉动
         
          近年来,国内外从事传感器技术研发的机构和投入都不断增多,传感器技术也取得了突飞猛进的发展。随着先进传感器、新型传感器、低成本、高性能传感器的不断研发成功,传感器应用的成本将不断降低,应用效果将不断提升,从而拉动传感器产业的持续发展。
         
          三、政策推动
         
          近年来,工业和信息化部先后出台了《物联网“十二五”发展规划》等相关政策,并在积极研究出台支持传感器产业发展的相关政策,未来传感器产业将会面临更为宽松的政策环境。在国家政策的扶持下,传感器产业将会迎来快速发展时期。
         
          四、整合促进
         
          随着市场竞争的加剧,传感器产业并购整合不断增多,国外大型传感器企业已经通过并购形成了各自的技术优势,国内传感器企业的并购重组、做大做强也已开始,如歌尔声学、航天电子、东风科技等企业不断通过并购增强竞争力。未来,国内传感器领军企业的形成将大大增强产业竞争力,促进产业健康发展。
         
          传感器的市场前景
         
          近年来,传感器正处于传统型向新型传感器转型的发展阶段,传感器产业作为国内外公认的具有发展前途的高技术产业,以其技术含量高、经济效益好、渗透能力强、市场前景广等特点为世人瞩目。2007-2014年我国传感器行业得到较好的发展,行业工业总产值总体呈上升趋势,在GDP中的占比维持在0.10%-0.15%之间。
         
          在发展高科技,实现产业化、大力加强传感器的开发和在国民经济中的普遍应用等一系列政策导向和支持下,在蓬勃发展的中国电子信息产业市场的推动下,传感器已形成了一定的产业基础,并在技术创新、自主研发、成果转化和竞争能力等方面有了长足进展。一批基于MEMS(微机电系统)技术的新型传感器正在进入市场。传感器设计技术、材料控制技术、生产技术、可靠性技术和测试技术不断发展成熟,量产能力逐步提高。力学量传感器、气体传感器、温度传感器、光学传感器、电压敏传感器等传统传感器,不仅在国内市场份额逐步增长,同时还有部分出口。
         
          在国家大力加强传感器的开发和应用的一系列政策引导和支持下,我国传感器行业面临良好的发展前景,未来成长空间可期。
         
          一、优化传感器市场发展环境
         
          积极构建物联网及传感器发展生态环境,依托互联网的平台服务以及移动互联网,积极融合产业链各环节,引导消费者参与,拉近产品与市场的距离。
         
          二、政府加大相关保障设施建设
         
          以智慧城市建设推动公共基础设施和服务系统应用落地,有效地聚集资金、人力以及社会各类资源发挥产业带动效应;以重点领域为突破口,瞄准市场需求广、领域带动效果明显的惯性传感器、环境传感器等产品进行重点投入,鼓励企业并购重组,加快进军高端传感器市场;加快建立并落实信息安全保障体制,加强信息保护技术研发,建立安全风险等级评估体系。
         
          三、进一步完善传感器商业模式
         
          推广成熟应用模式,建立商业模式创新体系,营造商业模式交流环境,拓展物联网增值服务,培育新兴商业模式。
         
          四、开发和研究新型传感器
         
          MEMS传感器是采用微电子和微机械加工技术制造出来的新型传感器。与传统的传感器相比,它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点。同时,在微米量级的特征尺寸,使得它可以完成某些传统机械传感器所不能实现的功能。
         
          1、发展高性能、低成本、低功耗传感器技术
         
          传感器将向着高性能、低成本、低功耗技术水平方向发展。关键技术包括新材料新功能传感器、单芯片集成传感器和微处理系统的MEMS芯片、支持微处理器信息处理和存储的智能化传感器、适应各类特殊环境的高精度传感器等技术。
         
          2、不断优化各环节的关键传感网技术
         
          传感网技术关键是要突破传感器节点SoC芯片技术、组网通信和协同处理技术、低功耗低成本嵌入式微处理器和微操作系统技术、传感网网关技术、传感器网络中间件技术、传感网与移动通信网融合技术等,开发能适应极端环境的传感器节点设备等。
         
          总结:传感器作为整个物联网的末端,潜在需求量最大,国内传感器行业对进口的巨大依赖已成为我国发展物联网的瓶颈,只有国内企业实现传感器的国产化才能提升整个产业的整体实力,才能实现加快物联网产业的飞速发展。我国物联网及传感器产业规模持续扩大,2015年,我国物联网整体市场规模约达到7500亿元,同时传感器市场规模达到约1200亿元。传感器行业的发展已经进入了一个新的时代,网络传感器、生物传感器、纳米传感器等更尖端的传感器已进入国内市场,进入我们的生活。当前技术水平下的传感器系统正向着微小型化、智能化、多功能化和网络化的方向发展。今后,随着CAD技术、MEMS技术、信息理论及数据分析算法的继续向前发展,未来的传感器系统必将变得更加微型化、综合化、多功能化、智能化和系统化。

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