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物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用與發(fā)展

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來源:物聯(lián)之家網(wǎng)
日期:2017-11-23 09:00:11
摘要:傳統(tǒng)傳感器僅具備感測(cè)環(huán)境參數(shù)的能力,并不具信號(hào)處理及控制的功能,因此仍須加裝信號(hào)處理器及致動(dòng)器,才可完成感測(cè)及控制。70 年代,制造業(yè)提出智能傳感器的概念,即設(shè)法將感測(cè)信號(hào)處理、控制的功能集中于單一感測(cè)組件上。Frost & Sullivan的報(bào)告論述物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器的創(chuàng)新發(fā)展,并提出各領(lǐng)域應(yīng)用、專利發(fā)展與應(yīng)用案例。

  傳統(tǒng)傳感器僅具備感測(cè)環(huán)境參數(shù)的能力,并不具信號(hào)處理及控制的功能,因此仍須加裝信號(hào)處理器及致動(dòng)器,才可完成感測(cè)及控制。70 年代,制造業(yè)提出智能傳感器的概念,即設(shè)法將感測(cè)信號(hào)處理、控制的功能集中于單一感測(cè)組件上。Frost & Sullivan的報(bào)告論述物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器的創(chuàng)新發(fā)展,并提出各領(lǐng)域應(yīng)用、專利發(fā)展與應(yīng)用案例。

  一、智能傳感器在產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用

  智能傳感器的零組件包含:感測(cè)組件(Sensing Element)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter, ADC)與模擬接口電路(Analog Interface Circuit)。此外,相較于傳統(tǒng)傳感器,智能傳感器具有一個(gè)或多個(gè)智能的功能,例如:自我辨識(shí)(Self-Identification)、自我測(cè)試(Self-Testing)、自我驗(yàn)證(Self-Validation)、與自我調(diào)適(Self-Adaptation)等。目前智能傳感器常應(yīng)用在壓力、溫度、影像信號(hào)(Image Signal)、震動(dòng)、加速度、與位移等數(shù)值的量測(cè)。

  智能傳感器發(fā)展備受各方關(guān)注,因智能傳感器能進(jìn)行復(fù)雜性的實(shí)時(shí)量測(cè),且能自行做出決策,以實(shí)踐自行診斷與修正。因此,智能傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛,包含:消費(fèi)性電子業(yè)、汽車業(yè),航天與國防業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療業(yè)、結(jié)構(gòu)健全性監(jiān)測(cè)(Structural Health Monitoring)、智能家庭,及大樓自動(dòng)化等,以下闡述各領(lǐng)域智能傳感器的應(yīng)用:

  (一) 大樓自動(dòng)化:照明控制、門禁控制、空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)控制、追蹤機(jī)器的健康狀況、氣候控制系統(tǒng)(Climate Control System)、電力監(jiān)測(cè)(Power Monitoring)、數(shù)據(jù)中心監(jiān)測(cè)及消防安全。

  (二) 工業(yè)控制:資產(chǎn)管理、過程控制與監(jiān)測(cè)、環(huán)境照護(hù)、能源管理與設(shè)備健康監(jiān)測(cè)。

  (三) 航天與國防業(yè):邊境保衛(wèi)、周邊防護(hù)(Perimeter Protection)、戰(zhàn)地信息與實(shí)時(shí)情境感知(Situation Awareness)。

  (四) 消費(fèi)性電子業(yè):智能電視、智能手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、個(gè)人計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)外設(shè)設(shè)備。

  (五) 醫(yī)療業(yè):管理慢性病患者、自動(dòng)化智能醫(yī)療裝置,與早期預(yù)測(cè)健康問題。

  (六) 結(jié)構(gòu)健全性監(jiān)測(cè):航天結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料、土質(zhì)工程技術(shù)(Geo-technique)、采礦/石油/天然氣勘探與開采、土木工程結(jié)構(gòu)與文化遺產(chǎn)古跡。

  (七) 自動(dòng)駕駛:輔助停車、輔助倒車、車道偏離警告、智能主動(dòng)車距控制巡航系統(tǒng)(Intelligent Adaptive Cruise Control)與偵測(cè)疲勞駕駛。

  二、智能傳感器的專利發(fā)展:

  (一) 專利發(fā)展:在2013至2017年間,受惠于政府基金與企業(yè)對(duì)智能傳感器的興趣與支持,智能傳感器技術(shù)的專利申請(qǐng)件數(shù)每年穩(wěn)定地增加,2016年申請(qǐng)件數(shù)更是創(chuàng)下279件的新紀(jì)錄,可見該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展興盛。Frost & Sullivan預(yù)測(cè),短期至中期的專利件數(shù)仍將持續(xù)快速成長(zhǎng)。

  (二) 專利特征:集中在制造業(yè)、小型制造業(yè),具有低功率、大規(guī)模通訊的功能。

  (三) 專利分布: IBM、Google與Intel Inc.等國際電子業(yè)巨頭,透過內(nèi)部研發(fā)、收購與交互授權(quán)(Cross License)致力于研發(fā)專利。以地區(qū)別來看,專利申請(qǐng)量最多是中國,其次是美國與韓國。亞太地區(qū)是電子制造業(yè)的樞紐,亦是技術(shù)開發(fā)的重要地區(qū)。

  三、物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器應(yīng)用案例

  ABB公司開發(fā)的智能傳感器ABB Ability,讓使用者可利用特定網(wǎng)站或智能手機(jī)監(jiān)測(cè)低電壓馬達(dá)的運(yùn)作情形。其精巧的無線設(shè)計(jì),可以貼附在馬達(dá)設(shè)備上,將馬達(dá)震動(dòng)、溫度、與耗能等數(shù)據(jù)傳送至云端,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及信息掌控,一旦參數(shù)偏離標(biāo)準(zhǔn)值,智能傳感器就會(huì)發(fā)出警報(bào)通知操作人員,以達(dá)到持續(xù)監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)因應(yīng)的目標(biāo)。ABB Ability智能傳感器亦可讓操作人員在電機(jī)設(shè)備發(fā)生故障前,就能采取預(yù)防措施,確保馬達(dá)保持健康的狀態(tài),其帶來的效益包含降低70%的馬達(dá)停機(jī)時(shí)間、延長(zhǎng)30%馬達(dá)壽命并節(jié)省10%的耗能。

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