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工業(yè)4.0將無處不在的傳感器形成一個智能網(wǎng)絡(luò)

工業(yè)4.0將無處不在的傳感器形成一個智能網(wǎng)絡(luò)

2016/9/5 9:33:45

  “工業(yè)4.0”最核心的方面是智能化制造,不管網(wǎng)絡(luò)化還是數(shù)字化,最前端都將是智能化,但所有的這些都將離不開傳感器。那么國內(nèi)的傳感器有著哪些種類,它們是怎樣操作的,有著怎樣的市場應(yīng)用呢?請看下面詳細(xì)講解。

  工業(yè)4.0是什么?工業(yè)4.0將無處不在的傳感器、嵌入式中端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過CPS形成一個智能網(wǎng)絡(luò)。通過這個智能網(wǎng)絡(luò),使人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器、以及服務(wù)與服務(wù)之間,能夠形成一個互聯(lián),從而實(shí)現(xiàn)橫向、縱向和端到端的高度集成。

  

  傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將檢測感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。實(shí)質(zhì)上,傳感器就是工業(yè)4.0的重要硬件之一。   工業(yè)4.0的軟件有工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全、工業(yè)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算平臺、MES系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、知識工作自動化等;硬件是工業(yè)機(jī)器人(包括高端零部件)、傳感器、RFID、3D打印、機(jī)器視覺、智能物流(AGV)、 PLC、數(shù)據(jù)采集器、工業(yè)交換機(jī)等。

  目前對傳感器尚無一個統(tǒng)一的分類方法,但比較常用的有如下三種:按傳感器的物理量分類,可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器;按傳感器工作原理分類,可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器;按傳感器輸出信號的性質(zhì)分類,可分為:輸出為開關(guān)量(“1”和“0”或“開”和“關(guān)”)的開關(guān)型傳感器輸出為模擬型傳感器輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。

  

  目前中國的傳感器產(chǎn)品已由過去的少數(shù)品種擴(kuò)展到光敏、熱敏、力敏、電壓敏、磁敏、氣敏、濕敏、聲敏、射線敏、離子敏、生物敏等各種傳感器,以及變送器、二次儀表等多種類、多形式產(chǎn)品,與國外研制領(lǐng)域相當(dāng)。多學(xué)科、多種高新技術(shù)的交叉融合,推動了新一代傳感器的誕生與發(fā)展。

  “工業(yè)4.0不管網(wǎng)絡(luò)化還是數(shù)字化,最前端都將是智能化,但所有的這些都將離不開傳感器,就像一個人一樣,眼睛其實(shí)就是視覺傳感器,鼻子是嗅覺傳感器,而皮膚就是觸覺傳感器,正因?yàn)槿擞兄@么多智能化的器官,人類才是高等智慧化的動物。除此,人還有執(zhí)行器,如手、腿,包括眨眼、撇嘴這種動作,都是某些組織通過神經(jīng)傳輸給大腦,大腦將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理然后在指示給器官,器官才能做出各種動作和行為。

  

  在整個控制理論里,所有的控制實(shí)現(xiàn)都是要經(jīng)過前端的感知,雖然有些系統(tǒng)屬于預(yù)先性的設(shè)置,但是預(yù)先性的設(shè)置和條件式的反應(yīng)完全是兩回事,在智能化方面也是兩個性質(zhì)的。

  

  在智能化方面,傳感器的角色就是這種關(guān)鍵性的,沒有了感知,智能化將無從體現(xiàn)。如果整個系統(tǒng)都是很多經(jīng)驗(yàn)性或者預(yù)測性的,這里面首先就需要超大數(shù)據(jù)的支撐,另一面在實(shí)際情況中各種變化都是新的,不可能先有一種預(yù)先對其準(zhǔn)確無誤的預(yù)測,這就會給實(shí)際的生產(chǎn)造成某種隱患。

  那么傳感器的工作原理是怎樣的呢?傳感器工作原理主要是物理傳感器的物理效應(yīng),諸如壓電效應(yīng),磁致伸縮現(xiàn)象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應(yīng)。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。

  

  在整個工業(yè)4.0過程中,傳感器也可以說需求巨大,市場廣闊,應(yīng)用廣泛。國內(nèi)傳感器行業(yè)大致可劃分成三大塊,物理傳感器,化學(xué)傳感器,生物傳感器。在中國市場內(nèi),傳感器行業(yè)就是一個朝陽產(chǎn)業(yè),因?yàn)椴还苁堑聡墓I(yè)4.0,還是中國的工業(yè)2025,具體到物聯(lián)網(wǎng)、智能汽車、智能家具,這些的前端核心都是傳感器。

  

  以上為傳感器在各行各業(yè)市場的應(yīng)用比例,可以看出傳感器最大的市場應(yīng)用在于數(shù)碼相機(jī)行業(yè),應(yīng)用市場最小的在其他手持式通訊設(shè)備行業(yè)。   從2011年開始至2015年,傳感器的應(yīng)用總體基本上是穩(wěn)步增長的趨勢。隨著數(shù)據(jù)量的增大,集成了處理器的智能傳感器將成為今后的重要發(fā)展方向。

  汽車的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)其采用各種傳感器,是整個汽車傳感器的核心,種類很多,包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉(zhuǎn)速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器將發(fā)動機(jī)吸入空氣量、冷卻水溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與加減速等狀況轉(zhuǎn)換成電信號送入控制器,控制器將這些信息與儲存信息比較、精確計(jì)算后輸出控制信號。發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)不僅可以 精確控制燃油供給量,以取代傳統(tǒng)的化油器,而且可以控制點(diǎn)火提前角和怠速空氣流量等,極大地提高了發(fā)動機(jī)的性能。

  據(jù)市場研究公司TransparencyMarketResearch測算,這類智能傳感器的銷售額可能會以每年10%的速度遞增,到2018年有望達(dá)到69億美元。對于未來智能傳感器的發(fā)展,WinterGreen公司給出了充滿希望的預(yù)測,集成處理器的智能傳感器將在2019年達(dá)到2.8萬億個,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于2013年的6500萬個。   傳感器作為21世紀(jì)最具影響力和發(fā)展前景高新技術(shù),正引起國內(nèi)外電子信息界的高度重視。同時,工業(yè)4.0熱潮襲來也讓國內(nèi)行業(yè)人士懂得抓住機(jī)遇,抓住工業(yè)4.0帶來的機(jī)遇從而推進(jìn)傳感器的發(fā)展!

審核編輯(
王靜
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