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国内传感器市场创新有望从ICT和汽车电子散布至更多行业领域

来源: 作者: 2019-11-09 23:25:21

【凹智能 深挖智能领域!】蚂蚁分泌信息素沟通交流,眼镜蛇用颊窝感应红外线,鸽子识途依靠磁场导航,蹬羚从震动中预知危险……从低等生物到高等生物,自然界中的“传感”可谓无处不在。

事实上,不单单是自然界, 在如今信息化的时代中,自然和生产领域中信息的获取已然成为了1大困难。随着不断深入的钻研与发展,传感器便登上了时期的舞台。为了实现各行各业纵向发展,全球科技对传感器提出的要求越来越高,可以预料的是,未来传感器将逐渐朝微型化、智能化、高灵敏化、多功能化、网络化以及系统化等方向发展。

作为一种物理装置,传感器通常由敏感元器件组成,主要将检测到的信息按一定规律转换为电信号输出,以满足信息的传输、存储、显示、记录以及控制等要求。换言之,传感器使物体有了人体才具有的触觉、嗅觉和味觉等感官。

传感器在科学技术领域、工农业生产和日常生活中发挥着越来越重要的作用。人类社会对传感器提出的越来越高的要求是传感器技术发展的强大动力,而现代科学技术突飞猛进则为传感器制造行业的发展提供了坚强的后盾。随着科技的发展,传感器也在不断的更新发展。

传感器最早出现于工业生产领域,主要被用于提高生产效率。但随着集成电路和科技信息的不断发展,传感器逐步迈入多元化,走向了全球。在这类格局下,过去属于人与人之间的互联网,现在延伸和扩大至万物互联。据业内人士预估,至2020年,全球物联网业务将高达万亿,这也将是通信产业的下一个风口。

国内外传感器行业新动向

在精彩纷呈的物联网世界,传感器是物联网发挥用武之地的基础所在。传感器遍及于各个领域,随时随地收集各种信息,监测万物变化状态,以传感器为基础的物联网解决方案将会让环境更美好、生活更便利、物种更富多样性、工业生产更高效。目前我国传感器应用主要集中在61个产业领域中。

智慧城市:智能停车、结构检测、城市噪音、智能手机检测、电磁场强度监测、交通拥堵监测、智能照明、废物管理、智能道路。2013年1月政府公布首批90个智慧城市试点,以后先后发布了3批、近300个智慧城市试点,出台了相应的规划,计划投资规模超过1万亿元;2014年,国务院印发了《国家新型城镇化计划(2014年-2020年)》,明确提出推进智慧城市建设,指明信息网络宽带化、计划管理信息化、基础设施智能化、公共服务便捷化、产业发展现代化、社会治理精细化6个建设方向。再加上前不久印发的《国家创新驱动发展战略纲领》,智慧城市建设已得到了国家战略的有力支持。据市场研究机构估计,2014年至2023年,全球智慧城市项目的总支出将达到1744亿美元,其中中国将占很大一部分。目前有超过500个中国城市在考虑建设城市传感器网络。

智慧环境:森林火灾监测、空气污染、雪情监测、滑坡预防、地震预警。

智慧水文:饮用水监测、河流中的化学物泄漏检测、游泳池远程丈量、海域污染程度、漏水检测、洪水监测。物联网、大数据等新兴技术与水利信息系统的有机结合,不仅实现了水利信息的共用和智能管理,更使水利工程应用和管理效率得到大大提升。

智慧测量:智能电网、罐装容量、光伏装置、水流监测、仓库库存计算。

智慧零售与智慧物流:供应链控制、NFC付款、智能购物运用、智能产品管理、装运质量情况、项目定位、存储违禁品监测、车辆跟踪。据前瞻产业研究院的分析,当下我国智慧物流行业的市场规模已将近千亿元。不过智慧物流的发展,不仅仅取决于下游市场需求,行业上游的智慧物流设备与相关技术,只有不断完善不断改进,才能真正帮助客户提高效率,从根本上推动智慧物流的普及。放眼全国,随着局面消费的不断升级,传统的物流运作模式由于效力低下、分散等弊端,难以适应高速发展的市场变化,未来必将会向集约化、高效化、精细化的方向发展。这一进程中,将会催生出巨大的发展空间。同时,在互联网、物联网技术的辅助下,物流行业向智慧化转型更是如虎添翼。

智慧工业:M2M应用、室内空气质量、温度监控、臭氧含量、室内定位、车辆自动诊断。在工业4.0中,各式各样的传感器显然将成为不可或缺的基本元素。包含编码器、声音传感器、影像传感器、温/湿度计、加速度计、流量计等,都将成为未来制造业不可或缺的基本配备,并为相干电子零组件跟半导体元件业者带来庞大商机。据工研院IEK预估,全球工业用传感器的产值将从2016年的25.4亿美元成长到2020年的40.5亿美元,2015∼2020年的复合年增率(CAGR)到达13.2%,高于整体传感器市场同期的11.3%

智慧农业:葡萄酒品质提升、大棚温室、高尔夫球场、气象站、堆肥、水培、繁殖照护 、动物跟踪、有毒气体含量。在国外,智慧农业已经是非常普及了,但目前国内的智慧农业模式却仍陷于困局。在改革开发30多年来,中国经济高速发展,但农业发展却明显滞后。对比来说,相较于农业发达国家,我国对智慧农业的需求其实更加迫切,可是我国的发展基础却相当薄弱。

家居自动化:能源和用水、远程家电遥控、入侵检测系统、艺术品和商品保存。智能家居产品现在已成为了家居行业的发展的重要趋势,智能家居产品技术的水平的不断提高,以及安装工艺的不断积累,可以让更多的用户看到智能产品的优良性能。

智慧健康:跌倒检测、医用冰箱、运动员护理、病人监护、紫外线辐射。医疗行业向智慧医疗转型的道路还很漫长,但是传感器可以在为智慧医疗提供一个终端。由于智慧医疗目前最缺少的就是医疗数据,而数据的收集又依赖于传感器,因此通过这个终端对各种医疗信息的搜集,将是智慧医疗迈上下一个台阶的基础。

在有一些领域传感器的发展突飞猛进、日新月异。

在ICT领域,德国人工智能研究中心科学总监菲利普·斯鲁萨力克提到人类的这个普通能力时,认为它非常神秘。若是每天频繁使用的手机辨认主人轻而易举,生活无疑便利了许多。“进化了千年的人眼,只需要几个点的信息,就能判断出这是不是个熟人。”

最新消息称,三星 Galaxy S9/S9+ 虹膜识别将有大升级,用户佩戴眼镜都能够解锁手机。韩国媒体称三星Galaxy S9 系列将采用升级过的虹膜传感器,精度从目前 S8 系列采用的 200 万像素提升到 300 万像素,这将使得虹膜辨认的解锁精度和速度大幅度提高,解锁时间有望减少到 1 秒以内,即便用户佩戴眼镜都能够解锁手机。

韩国的LG最近提交的一项专利显示,能通过虹膜扫描仪完成生物辨认认证,同时在专利文件中还提到了一些额外的技术。比如传感器会根据环境的变化调剂精度,还可以根据距离调整识别速度,同时确保不管外界光线是不是充足,都可以顺利的完成虹膜辨认功能。更重要的是,LG G7还可以通过建立多个扫描点的方式来进行追踪,避免有人通过照片或其它手段欺骗系统。因此G7的虹膜辨认很难被别人用你社交网络上的照片来解锁。

在医学医药领域,扬州大学化学化工学院的师生们正在研制一种新型的检测手段,成本较低,效率却大大增加。这组新研制的阻抗型电化学生物传感器,它是由电化学芯片载体、高分子微孔膜、检测器组成,从外观上看,更像是一个简易的移动电源,非常轻便。如果要检测人体骨髓瘤,从样品采集到注入、检测和医疗分析等整个过程,耗时20分钟左右便可。现阶段,这项成果已可以检测骨髓瘤、肝炎等疾病的标志物,也可用于检测瘦肉精和农药残留等。“传感器一端连接好检测芯片,另一端连接电脑,工作站会自动把数据发到手机或电脑上。打一个简单的比方,如果将之前的技术比作传统的单筒望远镜,现在的技术相当于先进的天文望远镜,看得更细,望得更远了,这项技术为疾病的提早发现创造了契机,为患者争取了治疗的黄金时间。”项目组成员邵川华解释道,同目前大型医院经常使用的手段相比,这类新型技术方法的灵敏度提高了500倍,达到了0.05微克每升,且反应迅速。

在交通领域,汽车已从福特 (Henry Ford) 时期的机械系统,变成名不虚传装有轮子的计算机。现在一般汽车都配备大量传感器来搜集内部与外界资料,以协助改善行车安全与驾驶效率。从Google分家的Waymo、通用汽车公司收购的Cruise、优步 (Uber) 收购的Otto、Zoox和nuTonomy等新创公司都在进行测试,汽车在加装传感器后就像拥有人眼一样能“看见”路况。把这些信息输入车载的AI系统,汽车变身成自动驾驶汽车,能在繁忙的交通路况中自动行驶,不必人类介入。

路易斯·杜桑所创办的创业公司AEye正在开发一种新型混合传感器,尽量让汽车“视力”达到人类的水平。设备包含固态激光传感器、低光摄像头、芯片,可以运行嵌入式AI算法,根据硬件的使用方式重新编程。这样一来,系统就可以判断,看看自己应该优先观察哪些位置,让视野更精准。AEye技术的创新之处在于:可以用摄像头引导激光雷达瞄准有必要瞄准的地方。杜桑说,高速图象辨认算法在芯片内运行,激光雷达可以调节凝视点,重点关注汽车、行人,或是AI认为应当重点关注的对象。

一些国际传感器厂家正在打破传感器性能的界限,如ams等传感器制造商,数字化转型也一直在进行。这些突破可使产品制造商显著改良用户体验,甚至创造全新且从前不可能实现的体验。

根据博思数据发布的《2018-2023年中国传感器市场分析与投资前景研究报告》,近年来,全球传感器市场一直保持快速增长,2013年约为1055亿美元。未来,随着经济环境的延续好转,市场对传感器的需求将不断增多,据高工产业研究院预测,未来几年全球传感器市场将保持20%以上的增长速度。

国内传感器行业的未来

就中国传感器产业而言,目前正处于由传统型向新型传感器发展的关键阶段,它体现了新型传感器向微型化、多功能化、数字化、智能化、系统化和网络化发展的总趋势。

据前瞻产业研究院《中国传感器制造行业发展前景与投资预测分析报告》整理显示,近年来,国内传感器市场延续快速增长,年均增长速度超过20%。从销售收入来看,2010-2016年,我国传感器行业的销售收入出现出逐年增长的趋势,但是增长速度波动幅度较大。2016年,我国传感器行业的销售收入为679.7亿元,同比增长9.06%。

从企业数量来看,2016年国内传感器制造商以中小型企业为主,其中小型企业居多,占到全部行业企业数量的65.72%,其次是中型企业,所占比重为25.56%。从销售收入来看,2016年国内传感器制造商以大中型企业为主,其中大型企业占多数,占到全部行业销售收入的43.94%,其次是中型企业,所占比重为25.71%。

从应用领域来看,中国传感器行业主要应用领域包括工业检测、汽车、医疗、环境保护、航空航天,其中,工业、汽车电子、通信电子、消费电子四部份是中国传感器最大的市场。国内工业和汽车电子产品领域的传感器占比约42%左右,而发展最快的是汽车电子和通讯电子应用市场。

传感器技术在我国起步较晚,“七5”才确立为国家重点攻关项目,我国本土企业市场份额较小,具有代表性的企业有汉威电子、华工科技、昆仑海岸等等。目前,国内传感器市场的正高举创新旗帜,新传感技术正在推动创新运用,如用于消费和移动运用的3D光学传感技术、用于可靠的摄像头自动对焦及图像校订的飞行时间 (ToF) 测量、用于“工业4.0”操控的高端机器视觉、用于医疗诊断的高分辨率成像,还有自动调节建筑物、自动/无人驾驶汽车,和24小时个人健康监测器。

目前主要面临的问题也比较明显,根据国务院发布的《关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指点意见》,当前我国工业互联网面临着高端工业传感器、工业控制系统、关键工业软件等供给能力不足;较多工业企业的信息化技术薄弱,工业互联网服务和运用水平不够突出等问题,需要不断加大对传感器及全面互联技术的研发投入,才能推动工业互联网的全面发展。

相比其他较早进入这1领域的国家,我国传感器在研发上至少晚了十年。

“中国汽车传感器95%以上的市场份额,都掌握在外资企业手里”、“整车企业和ECU厂家宁愿多给国外厂家几百万的专利费用,也不愿意用国产传感器”、“国产传感器现在还是靠模仿国外产品,而且企业规模小,产品更是进入不了主流市场”……系列“历史遗留”问题都亟待解决。用中国内燃机工业协会副秘书长魏安力说道:“目前国内传感器产业的“空心化”非常明显,主要体现在两方面,一是传感器的内部芯片技术都掌握在外资手里,二是传感器这一核心部件在我国汽车产业链条中属于整体薄弱甚至是缺失的状态。“

值得庆幸的是,以上这些问题在近年产生了实际性的变化,精准度高、稳定性强、性价比高的国产传感产品逐步受到了市场的青睐,这不仅打破了外企的垄断,而且通过技术的革新引领行业的发展。

中国目前在高端传感器领域的缺口非常大,同时也意味着将有一块巨大的蛋糕等着传感器厂商们去分,国产传感器产业任重而道远。未来,随着经济环境的延续好转,市场对传感器的需求将不断增多,据高工产业研究院预测,未来几年全球传感器市场将保持20%以上的增长速度。因此,传感器的前景仍是一片光明。

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