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工業互聯網“新基建”,傳感器的機會來了

振動傳感器 2020-06-22 253 0

在剛剛結束的全國兩會上,工業互聯網再一次被寫入政府工作報告,并從“打造工業互聯網平臺”,升級為更加全面的“發展工業互聯網”。作為工業裝備的“眼耳鼻舌”,傳感器被認為是工業互聯網的基礎和核心。傳感器在工業互聯網中發揮怎樣的作用?工業互聯網對傳感器提出哪些新需求?新基建工業互聯網的建設給傳感器產業帶來哪些機會?

傳感器與工業互聯網相輔相成互促共進

工業互聯網是新一代信息技術與制造業深度融合的產物,通過對人、機、物的全面互聯,構建起全要素、全產業鏈、全價值鏈、全面連接的新型生產制造和服務體系。工業互聯網是數據流、硬件、軟件和智能的交互。

南京高華科技股份有限公司董事長李維平告訴《中國電子報》記者,傳感器是自動化智能設備的關鍵部件,通過“望、聞、聽、切”來感知產品、設備和工業環境的各種狀態信息。“望”包括各種視覺傳感器、紅外傳感器、射線傳感器,“聞”包括各種氣體傳感器,“聽”包括各種聲音傳感器,“切”包括各種壓力、溫濕度、振動位移等傳感器。他表示,工業互聯的核心之一是工業過程、工業環境的智能監測。將傳感器、無線傳感器網絡技術應用到智能監測中,有助于工業生產過程工藝的優化,同時可以提高生產線過程檢測、實時參數采集、生產設備監控、材料消耗監測的能力和水平,使得生產過程的智能監控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護水平不斷提高。

從20世紀80年代起,在世界范圍內逐步掀起一股“傳感器熱”,各先進工業國家都極為重視傳感技術和傳感器的研究、開發和生產,傳感器及其系統生產已成為重要的新興行業。西安航天自動化股份有限公司副總經理張建奇在接受《中國電子報》記者采訪時表示,工業互聯網發展過程中,為實現工業互聯,必須構建完善的工業傳感組網體系,因為工業互聯網時代就是將機器、設備、人員、物料等通過云計算、大數據等新一代信息技術進行連接,同時進行數據的匯聚、處理、分析,并為工業的生產提供決策依據,最終提升制造業與工業企業的智能化水平。

因此,工業互聯網時代,傳感器是網絡互聯數據產生的根源,是工業互聯網的神經末梢,為工業互聯網全生態構建提供最基礎的數據支撐。“如果我們將一個系統或者說是一個稍微智能的系統CYBER空間數據流動的閉環過程描述為‘狀態感知-實時分析-自主決策-精準執行-學習提升’的話,那么傳感器就提供了數據的最前端即最初始的來源,為系統提供了數據支撐。”

“工業互聯網和傳感器是相輔相成、互促共進的關系。”中國電子信息產業發展研究院信息化與軟件產業研究所工業互聯網研究室徐靖提出,“傳感器是工業互聯網數據的采集入口,是工業互聯網的基礎和關鍵部件。工業互聯網平臺為傳感器采集的數據提供了數據清洗、存儲、交換以及價值挖掘的平臺,促進數據在更大范圍、更寬領域、更深層次應用。”

工業互聯網對傳感器提出新挑戰

工業互聯網的蓬勃發展,在給傳感器帶來巨大機會的同時,也對傳感器提出了新的要求。

李維平認為,工業互聯網發展從低級到高級具有明顯的階段性。不管是發展到哪個階段,都離不開傳感器的廣泛應用。“工業互聯網發展的不同階段對傳感器的要求不盡相同。以眼下的應用情況來說,傳感器主要被企業用于工業互聯網基礎的數據收集與分析,隨著工業互聯網發展階段的不斷深入,未來對傳感器的精度和相關技術的要求也會越來越高,主要體現在對靈敏度、穩定性、可靠性等方面的要求會更高。”李維平說。

張建奇進一步分析了工業互聯網時代傳感器的發展方向,他指出,傳感器將向智能化、微型化、多功能、低功耗、高精度等方向發展。首先,工業互聯網時代要求萬物互聯,這要求作為數據匯聚感知的傳感器成本要低,只有低成本傳感器才能真正實現萬物互聯。德國工業4.0之父孔翰寧也指出,低成本的傳感器是實現工業4.0的必要條件。其次,在傳感器低成本的要求下,還需要確保傳感器感知精度符合工業場景要求,保證感知數據的精準度。再次,工業互聯網時代對傳感器功耗提出了較高要求,只有確保感知元器件功耗足夠低,才能確保實現萬物互聯下感知終端節能降耗的目標。目前基于生物能、太陽能等供電的感知終端正在不斷涌現,為工業互聯網時代傳感器發展提供了新的技術支撐點。最后,為確保工業互聯網的數據安全可靠,目前越來越多的工業場景對傳感設備數據安全可靠性提出了高要求。傳感器高可靠性是工業互聯網時代傳感器發展面臨的一大挑戰,特別是近期頻出的網絡安全問題給傳感器的安全特性提出了新課題。

此外,傳統的傳感器正加速升級為智能終端,為構建新的“端-邊-云”架構打下基礎。張建奇告訴記者,隨著低成本傳感器的大量接入,海量的數據隨之產生。如果這些數據都不加處理直接發送到云端,將會對云端造成災難性的后果。因此,傳統的傳感器正在加速升級為智能終端,經過邊緣側的優化與處理,將可靠可信的數據上傳到云端。

徐靖認為,工業互聯網對傳感器的采集密度、運行條件、自主可控提出更高要求。在采集密度方面,工業生產中需要高頻度、大通量、無損全時穩定的數據采集能力。在運行條件方面,與消費領域的傳感器不同,工業領域的傳感器需要具有耐高溫和極寒、耐鹽類腐蝕和酸堿性腐蝕、耐潮濕、耐飛沙走石和灰塵、耐劇烈振動和沖擊,以及耐噪聲的能力。在自主可控方面,當前我國傳感器產業空心化嚴重,90%的高端工業傳感器被國外廠商壟斷,我國廠商大多處于中低端領域,存在數據安全風險。過去,數據泄露局限在一個廠房或一家企業,而在工業互聯網全面互聯的大背景下,數據泄露可能擴展到整個產業鏈,造成整個產業的經濟利益損失。

新基建工業互聯網建設進一步帶動傳感器發展

作為新基建的重要組成部分,工業互聯網的建設,將對傳感器產業產生全方位、深層次、革命性的影響,我國傳感器產業將迎來前所未有的發展機遇。有數據表明,今年國內工業互聯網市場預計將增長7%。

張建奇告訴《中國電子報》記者,在新基建工業互聯網建設中,將重點增強工業現場設備互聯網感知能力,加強底層設備關鍵數據信息采集力度,提高工業互聯網底層神經末梢的感知靈敏度,這將推動傳感器制造、設計開發、優化迭代等各階段產業鏈的深度融合,促進傳感器產業生態的快速成長,從而使傳感器產業不斷發展壯大,以便更好地推動工業互聯網產業的高質量發展。

工業互聯網的發展給我國傳感器產業帶來了巨大的市場,拉動了傳感器需求上升。徐靖對《中國電子報》記者說:“我國傳感器產業存在‘小、散、亂、弱’問題。我國傳感器企業可以借此機會抓住市場機遇,提升企業實力,擴大產業規模。”

傳感器產業鏈包括上游的元件、芯片、電路、微控制器、涂覆材料等企業,中游的封裝和制造企業,下游的應用企業。徐靖認為,工業互聯網作為全要素、全產業鏈、全價值鏈連接的樞紐,對促進傳感器產業鏈上下游協同,形成產業合力,具有十分重要的推動作用。

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