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物联网共性技术的分析

2017-08-04 13:55:23
摘要:随着智慧城市、节能减排两大战略目标的确立,在庞大的市场需求牵引与带动下,我国物联网应用创新不断涌现,渗透到了人们日常生活的每一个环...

随着智慧城市、节能减排两大战略目标的确立,在庞大的市场需求牵引与带动下,我国物联网应用创新不断涌现,渗透到了人们日常生活的每一个环节,形成了强大的创新推动力,商业与服务模式日新月异。此间,挖掘以基础技术为主体、以应用技术为纽带的产业“共性技术”是决定物联网能否可持续发展的关键。

 

另外,从物联网技术架构和产业链来看,共性技术也是影响和制约产业发展和创新应用的“新瓶颈”。集中表现在共性基础技术、数字编码技术、通信协议与标准技术、云计算与存储技术、大数据分析模型与算法等五个方面。

 

在众多共性基础技术中,物联网对传感器技术的依赖和迫切程度尤为突出。在物联网系统中,传感器处于连接被测物体的接口位置,成为信息获取并输入的“窗口”,承担着感知并获取被测物体的一切数据信息,为物联网系统提供控制、处理、决策、执行所必须的原始数据,决定着物联网系统的功能

 

传感器可直接也可间接接触被测对象,是大数据的主要构成和来源。毫不夸张地讲,没有传感器就没有大数据。许多物联网的设计或特定功能因难以获取被测信息而无法实现,成为影响物联网技术提升和应用发展的最大障碍。

 

通俗地讲,如果把人比拟为一个完整的信息系统,那么,五官和皮肤就是传感器,承担着信息获取功能;通信就是神经网络系统,承担信息传递功能;大脑思维器官就是计算机,承担信息认知、处理、再生功能;四肢等效应器官承担信息执行功能。

 

如今,传感器技术作为战略竞争制高点,被认为是衡量一个国家科技水平的重要标志,已成为各国高度重视和争相发展的基础核心技术之一。传感器产业被国际公认为是具有发展前景的高技术产业,以其技术含量高、经济效益好、渗透力强、市场前景广等特点为世人瞩目。

 

西方发达国家正是依仗传感器技术及应用,才拉开了与其他国家高技术应用及武器装备产业发展水平的差距,不难想象两个信息获取不对称的装备和人进行对垒,其结果是怎么样。

 

传感器不仅能够精准地探知宏观和微观世界,也可感知我们人类生命体征,获取人体各种生理参数指标,如血糖、血脂、血氧、脉象、心电、脑压、脑电、体温等大数据信息。通过对不同人群健康样本分析模型进行对比,就能够形成完整的“智能化”与“智慧”健康管理系统,满足各类人体健康管理需求。

 

这种样本分析模型就是物联网技术创新的难点和关键,也是“智能化”与“智慧”的最大瓶颈,是创新的目标、任务与方向,还是传感器本身迈向智能化需要解决的核心问题。随着物联网广泛应用,传感器技术的战略意义也更为突出。

 

当前,甚至今后几十年内,在影响和改变着世界经济格局和人们生活方式的十大科技领域中,传感器名列首位。这些传感器技术有些已经存在,更多的正在到来或即将来临,可称之为传感器革命。

 

之所以称为传感器革命,是因为在信息化过程中,传感器自身也会发生质的变化,不断涌现出新原理、新技术、新工艺、新材料等创新类技术和产品。

 

未来传感器重点发展的三大技术是MEMS工艺技术;数字化、网络化、智能化技术;能量捕捉技术(即微能量获取技术)。重点推广的应用领域包括军事工业、装备制造、物流、生态环境监控(森林防控)、移动医疗、智能家居等。

 

目前,全球传感器约有2.6万余种类型,随着新材料技术和敏感机理的创新,新品种和类型会不断出现。我国约有1.2万多种,不足全球的1/2,大多为常规类型和品种,在医疗、科研、微生物、化学分析等特种高端领域仍有大量品种短缺或空白。传感器技术正在快速向多功能、技术复合与集成,以及微型化、模块化、数字化、智能化、系统化、网络化发展。

 

全球从事传感器研制与生产厂家约为6500多家,其中美国、欧洲、日本均超过1000家、俄罗斯800多家,其它国家和地区2700多家。在市场销售方面,美国居首位,占总销售额的35%,日本约占20%,德国约占15%。三国的销售总额占据了世界市场的70%。未来五年,传感器市场增长率将超过15%(仍然是高增长行业)。

 

据行业统计和预测,我国已有1700余家企事业单位从事敏感元件与传感器的研发与生产,门类基本齐全,可产品化的达10大类、42小类、6000多个品种,年总产量超过600亿只。2014年,我国传感器销售额突破1000亿元,2015年突破1200亿元,2016年突破1300亿元。

 

无论汽车、舰船、高铁、航空航天飞行器,还是移动终端、机器人(300024),都是多技术融合与聚集的“平台”,也是安装传感器的“平台”,其性能的优劣取决于装了多少个传感器和安装了什么类型的传感器。

 

例如机器人有内、外传感器之分,内传感器就是内部关节与机构之间的活动协调关系,需要通过传感器获取大量数据并传输;外传感器是通过“五官”窗口来获取环境数据信息,通过传感器获取声音、温湿度、压力、流量、磁场、气体、形态图样等各种参数指标的变化,来监控自身运行和安全状况。

 

因此,安装的传感器种类与数量越多,获取外界的信息数据就越多,结合软件分析模型,其“平台”的智能化水平和“智慧”程度就越高,服务功能就越强大。正如两院院士陈俊亮所说,物联网时代正向我们走来,过去人们所幻想的万物联网、智能社会的图景,如今正随着传感技术的发展逐步成为现实。


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