傳感器技術(shù)的發(fā)展決定物聯(lián)網(wǎng)的成敗

         2011年11月10日，德國(guó)傳感器技術(shù)協(xié)會(huì)（AMA）在上海舉行了名為“創(chuàng)新傳感與測(cè)量系統(tǒng)”的研討會(huì)，谷榮祥總經(jīng)理受邀參加了此次會(huì)議，并作了題為“傳感器技術(shù)的發(fā)展決定物聯(lián)網(wǎng)的成敗”發(fā)言。
 

傳感器技術(shù)的發(fā)展決定物聯(lián)網(wǎng)的成敗

一、傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)

       上個(gè)世界九十年代世界興起的internet浪潮，在領(lǐng)軍企業(yè)的帶動(dòng)下，二十多年來(lái)改變了我們的生活，但其信息的來(lái)源大部分來(lái)源于鍵盤(pán)、鼠標(biāo)，也就是通過(guò)人的輔助把自然界的信息（如文字、圖表、照片等）通過(guò)計(jì)算機(jī)終端來(lái)交流。
         眾所周知，視頻通信帶來(lái)了新的模式，最根本的原因，是因?yàn)閿z像頭圖像傳感器（圖像CMOS,CCD）的出現(xiàn)，既是通信方式革命性轉(zhuǎn)變，也給傳感器帶來(lái)新的技術(shù)上的要求。

圖1 互聯(lián)網(wǎng)


圖2 視頻通信

        物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的最大區(qū)別在于采集或獲取自然界的各種物理量、化學(xué)量、生物量的方式不同，互聯(lián)網(wǎng)是人工的，物聯(lián)網(wǎng)是自動(dòng)的。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)采用了傳感器。
        傳感器是把自然界的各種物理量（溫度、壓力、長(zhǎng)度等），化學(xué)量（PH值、水溶氧等），生物量（新鮮度、活性）變成可測(cè)量的電信號(hào)，我們大眾所講的攝像頭，本質(zhì)是圖像傳感器。
        我們公認(rèn)的物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次感知層、傳輸層和應(yīng)用層。

本人把物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)單的描述成物聯(lián)網(wǎng)=互聯(lián)網(wǎng)+傳感器
三個(gè)層次應(yīng)用這樣放置

因?yàn)樽鳛橐粋€(gè)整體系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)概念，在感知、傳輸和應(yīng)用三個(gè)層次中，一定是你中有我，我中有你，但無(wú)論如何描述物聯(lián)網(wǎng)都離不開(kāi)傳感器，不管是物理量還是化學(xué)量，是開(kāi)關(guān)量還是線性量，是有線的還是無(wú)線的，是昂貴的還是廉價(jià)的，目的只有一個(gè)，把自然的參量變成可應(yīng)用的電訊號(hào)，因而傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。

二、傳感技術(shù)制約物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

IT技術(shù)的發(fā)展速度及水平是不平衡、不一致、不統(tǒng)一、不同速的，新技術(shù)的發(fā)展都是在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上不斷的挖掘，同時(shí)市場(chǎng)應(yīng)用和技術(shù)難度也決定新技術(shù)的發(fā)展速度。
縱觀計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)和傳感器的發(fā)展速度，我們可以用不同的運(yùn)輸器來(lái)形容其不同的速度，計(jì)算機(jī)技術(shù)在cpu和存儲(chǔ)器的支持下，猶如一家掠空的飛機(jī)；通信技術(shù)好比高速列車飛馳而過(guò)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也不甘示弱，其發(fā)展速度如同高速公路上的“BMW”；而傳感器卻相對(duì)慢了下來(lái)，猶如一輛馬車行走在鄉(xiāng)間小道。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展速度



通信技術(shù)的發(fā)展速度


網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展速度


傳感器技術(shù)的發(fā)展速度

大致回顧一下IT技術(shù)的發(fā)展軌跡，可以得出下列圖形來(lái)表示IT技術(shù)的發(fā)展，可以說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)的需求以及傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的作用。

物聯(lián)網(wǎng)起源圖

筆者亦在不同的場(chǎng)合，以不同的題目呼吁物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代必須努力發(fā)展傳感器技術(shù)，如《決戰(zhàn)傳感器，取勝物聯(lián)網(wǎng)》《春播“傳感”種，秋收“物聯(lián)”果》等，從當(dāng)前中國(guó)發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)踐看，由于發(fā)展傳感器的難度比較大，所以，傳感技術(shù)制約物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，沒(méi)有傳感器，勿談物聯(lián)網(wǎng)。猶如管理理論中的“短板效應(yīng)”傳感技術(shù)的速度決定物聯(lián)網(wǎng)的速度。

三、發(fā)展傳感技術(shù)的難點(diǎn)與思路

我們先來(lái)關(guān)注一個(gè)現(xiàn)象，全球著名的通信公司有思科、諾基亞、華為、中興；全球著名的計(jì)算機(jī)公司有戴爾、惠普、聯(lián)想等；全球著名的互聯(lián)網(wǎng)公司有谷歌、百度、新浪等；全球著名的軟件公司有微軟、甲骨文等；而全球著名的傳感器公司是誰(shuí)呢？這個(gè)問(wèn)題恐怕我們?cè)谧男袃?nèi)人士也難以回答，這不是我們知識(shí)面不夠多，而是傳感器行業(yè)本身的問(wèn)題。
發(fā)展傳感器的難點(diǎn)是什么？主要有兩點(diǎn)，一是技術(shù)繁雜，而不僅是復(fù)雜；二是應(yīng)用多樣，因而市場(chǎng)分散，同時(shí)如何應(yīng)用本身就是一個(gè)技術(shù)。
傳感器的技術(shù)管理，首先表現(xiàn)在第一層次種類多，包括物理量、化學(xué)量、生物量，以及未定義的自然參量。第二層次表現(xiàn)在每類自然參量的多樣性，如物理量，又包括力、熱、光、電、磁等多種一級(jí)參量。第三個(gè)層次是每種一級(jí)參數(shù)，又包括多種不同原理，而這些不同原理的傳感器，又不能全部替代其他原理。例如，壓力傳感器，就有應(yīng)變片原理、壓電原理、電容原理、硅壓阻原理、陶瓷原理、濺射薄膜原理、藍(lán)寶石原理、微熔原理等。每種原理都各有優(yōu)缺點(diǎn)。同樣，常見(jiàn)的溫度傳感器、濕度傳感器、流量傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器等都有不同的原理。第四個(gè)層次是由于不同原理，就涉及到不同的科學(xué)技術(shù)。例如；壓力傳感器就涉及到金屬、非金屬材料技術(shù)、機(jī)加工技術(shù)和MEMS技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電子技術(shù)等等.



傳感器市場(chǎng)廣泛但不集中。同時(shí)，同一個(gè)傳感器可以解決不同問(wèn)題，例如，壓力傳感器可以測(cè)量壓力，也可測(cè)量高度、液位。同一個(gè)問(wèn)題又可以用不同的傳感器來(lái)解決。例如，轉(zhuǎn)速，根據(jù)情況的不同，可以用開(kāi)關(guān)型傳感器解決。也可以用編碼器，還可以用加速度傳感器、陀螺儀等來(lái)解決。這就是，掌握各種傳感器技術(shù)，并學(xué)會(huì)在不同的環(huán)境下應(yīng)用，本身就是一門(mén)技術(shù)。
發(fā)展傳感器的思路在哪里？本人以為，在目前已具備的條件下，最有效的辦法就是“大量應(yīng)用”。用市場(chǎng)來(lái)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，降低成本，進(jìn)而規(guī)?；瘧?yīng)用，走向良性循環(huán)。物聯(lián)網(wǎng)就是為我們提供了這樣的市場(chǎng)和機(jī)會(huì)。因而，目前是快速發(fā)展傳感器技術(shù)的大好時(shí)機(jī)。


四、中星測(cè)控公司的傳感器與物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品

1、壓力傳感器

中星測(cè)控自主研發(fā)生產(chǎn)多種壓力傳感器，其中包括了空壓機(jī)專用壓力傳感器、空調(diào)制冷系統(tǒng)專用壓力傳感器、汽車專用壓力傳感器、擴(kuò)散硅壓力變送器、智能壓力變送器、濺射薄膜壓力變送器、陶瓷電阻壓力變送器、高精度壓力變送器、液位變送器、無(wú)線壓力傳感器及無(wú)線液位傳感器。

2、慣性傳感器



 

3、物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品

感知企業(yè)系統(tǒng)(SES)
感知企業(yè)系統(tǒng)是通過(guò)監(jiān)測(cè)企業(yè)各種環(huán)境和管理信息并進(jìn)行分析匯總，以保證企業(yè)的正常運(yùn)行及為員工提供舒適的工作環(huán)境，提高企業(yè)生產(chǎn)、管理效率。感知企業(yè)系統(tǒng)主要包括三個(gè)子系統(tǒng)：感知環(huán)境、感知安防、感知管理等，無(wú)線傳輸方式可選用Zigbee、GSM及GPRS。

感知企業(yè)系統(tǒng)（SES）


感知家庭系統(tǒng)(SHS)
感知家庭系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸和感知系統(tǒng)兩個(gè)部分組成。網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)責(zé)將感知到的各種參數(shù)傳遞給手機(jī)或電腦，可以通過(guò)ZIGBEE、GPRS、GSM等無(wú)線傳輸；感知系統(tǒng)以智能服務(wù)器為核心，采集家庭的環(huán)境、安全信息，并接收來(lái)自手機(jī)或電腦的控制命令。感知家庭系統(tǒng)根據(jù)功能可分為三個(gè)子系統(tǒng)：感知安防、感知救助、感知環(huán)境。不同家庭可根據(jù)具體需求，選擇適合的子系統(tǒng)。

感知家庭系統(tǒng)(SHS)
 

跌倒報(bào)警器
隨著人口老齡化趨勢(shì)的加劇，老年人的家庭護(hù)理需求日益增多。跌倒報(bào)警器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)老人身體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，老人意外摔倒時(shí)，跌倒報(bào)警器通過(guò)GSM/GPRS自動(dòng)發(fā)送報(bào)警短信，也可在老人感覺(jué)身體不適時(shí)手動(dòng)發(fā)送求助報(bào)警短信，及時(shí)通知子女或指定人員，以便得到及時(shí)救援。跌倒器還可應(yīng)用于貴重物品防盜、站崗哨兵所遇緊急情況跌倒時(shí)的自動(dòng)報(bào)警。

跌倒報(bào)警器

產(chǎn)品功能：

1、跌倒自動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警

2、跌倒自動(dòng)短信報(bào)警（單/群發(fā)）

3、緊急情況按鍵短信報(bào)警（單/群發(fā)）

4、機(jī)主狀態(tài)短信問(wèn)詢

5、定時(shí)溫馨提示

6、電量不足短信提示



物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境專用傳感器(室內(nèi)型)

基本功能：溫度、濕度、大氣壓、空氣質(zhì)量、光照
可增加功能：二氧化碳、煙感、傾角、噪聲
傳輸方式:ZigBee、GPRS、GSM

特 點(diǎn):
將多種環(huán)境參量集于一體
采用間歇式工作方式，功耗低
實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，將報(bào)警狀態(tài)及時(shí)發(fā)送給用戶
可根據(jù)客戶需求，設(shè)置報(bào)警上、下限閥值
采用無(wú)線傳輸方式，減少現(xiàn)場(chǎng)布線，提高系統(tǒng)可維護(hù)性、可靠性及可擴(kuò)展性
 

五、傳感技術(shù)的發(fā)展決定物聯(lián)網(wǎng)的成敗

綜上所述，傳感技術(shù)已經(jīng)大大地滯后了，尤其是中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳感器技術(shù)已經(jīng)擺到了十分重要、十分必要、十分緊迫的地位，成為提高、完善物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素。沒(méi)有傳感器，勿談物聯(lián)網(wǎng)。尤其是全球、全面意義上的物聯(lián)網(wǎng)。沒(méi)有傳感器，就沒(méi)有物聯(lián)網(wǎng)，就沒(méi)有感知中國(guó)，就沒(méi)有智慧地球。就如同智慧人類，卻沒(méi)有眼睛、耳朵、鼻子、皮膚一樣。