市場、技術(shù)和政策三大因素將驅(qū)動傳感器產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。隨著電子、材料、物理、化學(xué)等多方面發(fā)展,特別是MEMS工藝技術(shù)的成熟和應(yīng)用,滿足市場需求的多功能、微型化、數(shù)字化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化傳感器不斷涌現(xiàn),形成傳感器發(fā)展新熱點(diǎn)。
目前,傳感器技術(shù)從單一的物性型,向功能、技術(shù)復(fù)合集成以及微型化、多功能、數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展成為未來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要趨勢。我國已有1700余家企事業(yè)單位從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用,產(chǎn)業(yè)門類基本齊全,敏感元件和傳感器年總產(chǎn)量已超過20億只,傳感器產(chǎn)品達(dá)到10大類、42小類、6000多個品種。其中,聲敏、力敏、光敏、氣敏、磁敏、RFID六大類別的主流產(chǎn)品,已經(jīng)具備產(chǎn)業(yè)化技術(shù)基礎(chǔ)和市場應(yīng)用需求空間,可形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。 而且,在各行業(yè)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的帶動下,不同系統(tǒng)技術(shù)協(xié)同和智能化標(biāo)準(zhǔn)要求所迫,網(wǎng)絡(luò)化、智能化傳感器將成為今后技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的又一大趨勢。
在應(yīng)用方面,無論是航空航天飛行器、火車、高鐵、汽車,還是移動終端,包括機(jī)器人,都是一個多技術(shù)融合與聚集的“平臺”,是一個安裝傳感器的“平臺”,它的優(yōu)劣取決于裝了多少個傳感器。
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比如,高鐵的快速發(fā)展將為傳感器帶來巨大市場,按照國家規(guī)劃,到2030年鐵路運(yùn)營達(dá)20萬公里(2015年為12.1萬公里),其中高鐵運(yùn)營達(dá)4.5萬公里(2015年為1.9萬公里),高鐵裝有數(shù)量龐大的傳感器來完成車輛、軌道線路、自然環(huán)境等的監(jiān)測,隨著中國中車“軌道交通安全保障技術(shù)項(xiàng)目”的研發(fā)與實(shí)施,將成為高端智能傳感器的新的增長點(diǎn)。
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再以汽車為例,普通轎車所用傳感器數(shù)量超過100 只/車,高級轎車所用傳感器超過200只/車,按照“到2020年新能源汽車保有量達(dá)到500萬輛”的國家規(guī)劃,新能源汽車將為傳感器帶來快速增長的巨大市場。
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再例如,機(jī)器人中有內(nèi)傳感器和外傳感器之分,內(nèi)傳感器就是內(nèi)部之間的活動關(guān)節(jié)相互之間的關(guān)系,要通過傳感器獲取大量數(shù)據(jù)并傳輸;外傳感器是通過它的五官和外界窗口來實(shí)現(xiàn)。不同類型和功能的機(jī)器人,其性能和功能的優(yōu)劣,無疑是看其安裝了多少傳感器,同時看其安裝了什么類別和品質(zhì)的傳感器而已。
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沒有傳感器就沒有大數(shù)據(jù)。傳感器不僅可以決定這些“平臺”技術(shù)高低和性能優(yōu)劣,同時也可以通過獲取聲音、溫濕度、壓力、流量、磁場、氣體、形態(tài)圖樣等各種參數(shù)指標(biāo)的變化,來監(jiān)控“平臺”自身運(yùn)行狀態(tài)和安全狀況,使得“平臺”能夠安全可靠、健康穩(wěn)定的有效運(yùn)行。結(jié)合系統(tǒng)體系構(gòu)架、軟件服務(wù)模型形成完整的“智能”與“智慧”系統(tǒng),滿足工業(yè)領(lǐng)域的智能管理需求。
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現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)示范工程,如智能電網(wǎng)、智能交通、環(huán)境監(jiān)測、公共安全、智能家居、智能醫(yī)院、智能高鐵、戰(zhàn)場感知、機(jī)場圍界、食品加工、感知石化、智慧農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代物流、智能樓宇、生物制藥、政府公務(wù)、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護(hù)理、社區(qū)醫(yī)療、花卉栽培、水系監(jiān)測、食品溯源、敵情偵查和情報搜集等四百多個示范工程項(xiàng)目正式列入物聯(lián)網(wǎng)目錄,都是應(yīng)用各類傳感器技術(shù)與產(chǎn)品的主要市場,也無疑為傳感器技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展提供了充分的想象空間。
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此外,傳感器不僅可以探知宏觀世界和微觀世界,甚至可以感知到我們生命的各種信息,獲取人體生理參數(shù)指標(biāo)等大數(shù)據(jù),如血糖、血脂、血氧、脈象、心電、腦壓、腦電、體溫。
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我國已“快速、跑步進(jìn)入老齡化社會”,家庭服務(wù)未來將是一個很大的問題。科技助老成為今后創(chuàng)新的又一大方向。相關(guān)機(jī)構(gòu)研究,未來從可穿戴到家庭智能終端,以及服務(wù)型機(jī)器人會形成8萬億元到10萬億元的市場規(guī)模。未來服務(wù)型機(jī)器人的功能是很強(qiáng)大的,生活指導(dǎo)、娛樂游戲、慢性病護(hù)理、健康管控、應(yīng)急救助等等各盡所需。因此,找到個性化的健康樣本值和分析模型是應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新的難點(diǎn)和關(guān)鍵,是通往“智能”與“智慧”的瓶頸,也是創(chuàng)新的目標(biāo)、任務(wù)與方向。結(jié)合系統(tǒng)體系構(gòu)架、服務(wù)模式就形成了完整的“智能”與“智慧”系統(tǒng),滿足不同人體的健康管理需求。
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這種模型和模式的構(gòu)架是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),以及實(shí)現(xiàn)智能化智能制造的一個關(guān)鍵要點(diǎn)和難點(diǎn),也是智能傳感器要解決的核心問題。按照層級化的觀點(diǎn),智能傳感器無疑也是一種系統(tǒng)集成和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架下的共性基礎(chǔ)技術(shù)。也是當(dāng)前系統(tǒng)應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新的又一個“瓶頸”。
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為了打破產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用之間障礙,解決產(chǎn)業(yè)對接市場和共性技術(shù)產(chǎn)業(yè)化問題,在“十三五”期間,我國制定國家傳感器產(chǎn)業(yè)長期的發(fā)展戰(zhàn)略,工信部制定的“智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南(2017-2019年)”即將出臺,明確了傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)和方向就是智能化傳感器,并制定了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖,確定了MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))工藝和集成電路工藝相結(jié)合的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑,以及以市場應(yīng)用為主導(dǎo)的政策扶持原則。這些規(guī)劃與政策推動將成為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)安全、自主、可控的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展必然選擇,既可以促進(jìn)我國傳感器產(chǎn)業(yè)的快速健康發(fā)展,又可以提升我國產(chǎn)業(yè)自主發(fā)展的能力與核心競爭力。