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智能传感器发展史:因宇宙飞船而生,为物联网

作者:admin 发布日期: 2019-12-20 二维码分享

       智能传感器(smart Sensor)是具备自动状态感知、信息分析处理和实时通信交换的一种新型传感器,是实现智能制造和物联网的基础。纵观传感器的发展历史,智能传感器属于新兴传感器,是近代才研发出来的,且将在未来一直影响我们的生活。



       传感器的发展历程的可大致分为三代:

       ..代是结构型传感器,它利用结构参量变化来感受和转化信号。

       第二代是上70年代发展起来的固体型传感器,这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成,是利用材料某些特性制成。

       第三代传感器是2000年开始逐渐发展的智能型传感器。

       起源:为宇宙飞船而生

       但其实智能传感器概念.早在20世纪70年代,由美国宇航局在研制宇宙飞船的过程中提出并形成。

       1978年,美国宇航局(NASA).早提出智能传感器(Smart Sensor)的概念,航天器上大量的传感器不断向地面发送温度、位置、速度和姿态等数据信息,用一台大型计算机很难同时处理如此庞杂的数据,要不丢失数据,并降低成本,必须有能实现传感器与计算机一体化的智能传感器。

       同期,应用了智能化传感器的宇宙飞船被研发出来。宇宙飞船上运用了大量的传感器,不断地向地面发送温度、位置、速度等数据信息,然后通过CPU计算处理单元分散化技术,同时处理这些庞大的数据,实现自校准、自补偿和远程通信等功能。这就是.早的智能化传感器。它将传感器的输出信号经过处理和转化后,再由接口送到微处理机进行运算处理。

       直到20世纪80年代,传感器与微处理机开始结合。那时,主要以微处理器为核心,把传感器信号调节电路、微计算机存储器及接口电路集成到一块芯片上,使传感器具有一定的人工智能。

       1983年,美国霍尼韦尔(Honeywell)公司开发出世界..个智能传感器,ST3000系列智能压力传感器。

       20世纪90年代,随着智能化测量技术的进一步提高,传感器实现了微型化、结构一体化、阵列式和数字式,具备了自诊断、记忆与信息处理等多种功能,操作变得更简单,使用起来更方便。

       1993年,IEEE(电气与电子工程师协会)和NIST(美国国家技术标准局)提出了“智能传感器接口标准(Smart Sensor Interface Standard)”。

       2000年开始,随着微电子机械系统MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,)技术的大规模使用,进一步推动传感器向智能化、微型化、集成化发展。

       2010年以后,随着物联网和智能制造的兴起,智能传感器得到广泛的关注和迅猛的发展。

       发展:落地物联网,升级智能制造

       对于物联网来说,智能传感器本身就是一个典型的物联网智能终端,或者说目前的典型物联网智能终端也是一种智能传感器。

       相较于普通传感器的感知——输出的单一功能,以及失效后无法及时判定等缺点,智能传感器自身具备数据采集、数据处理、数据上传、指令执行、自校正和自动补偿等功能,同时通过电池及太阳能等辅助供电方式,能够真正做到无人值守应用,全天候完成赋予的监控使命。

       所以说传感器智能化是物联网理念下的必然趋势,同时物联网技术的推演将衍生出更多发展成熟的智能传感器。如今智能传感器已落地应用在多种物联网场景中,包括机器人、VR/AR(虚拟现实/增强现实)、无人机、智慧城市、智能家居、智能运输、智能医疗等。

       而在工业生产过程中,也需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。可以说智能传感器是实现智能制造的核心设备,它直接影响到智能制造的发展进程。

       智能制造一个必备要素就是数据的自动化流动,而现场的数据获取是..个开始流动的地方。不管是数据的采集、存贮、显示、监控还是其他信息的集成,在前端感知领域,智能传感器就是实现智能化的关键。缺了它,智能制造将无从谈起。

       在智能制造的发展进程中,智能传感器作为智能装备感知外部环境信息的自主输入装置,要兼顾监控、测量、分析评估等一系列的工作,对智能装备的应用起着技术牵引和场景升级的作用。

       智能传感技术是智能制造和物联网的先行技术,作为前端感知工具,具有非常重要的意义。

       未来:智能传感器成企业未来重点布局领域

       据相关数据显示,2015年全球传感器市场规模为995亿元,其中智能传感器达到约698亿元,市场占比超过70%,2016年全球智能传感器市场再度扩大至1700亿元左右,年均复合增长率达到两位数以上,预计2019年市场规模将突破3000亿元。

       同时在我国,2015年国内智能传感器企业产值约为14亿美元,预计2019年国将达到37亿美元,复合年均增长率超过30%。2019年,预计我国智能传感器市场规模还将扩大到137亿美元,本土化率将从2015年的13%提升到27%。

       因此,不管是从国际还是国内市场来看,目前智能传感器的发展都属于快速上升态势,未来一段时间内将是市场发展的主流。

       据上市公司经营产品统计,国内25家传感器上市公司从事智能传感器的企业有12家,接近一半的企业从事智能传感器研究,可见市场前景广阔。

       智能传感器作为信息数据技术的基础,如今已经融入到了我们的生产与生活之中,不管是从机器人到无人驾驶,还是从智能手机到智慧家居,抑或是正在建设的智慧城市,都能瞧见它的身影。未来,伴随着智能化理念对各行各业的渗透,智能传感器必将在市场整体规模中占据“半壁江山”。


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