智能传感器：工业互联网浪潮中不断进化的感知器官

随着工业互联网市场的不断扩张，应用需求越来越细分垂直化，碎片化，快速升级迭代的智能传感器正驱动着工业物联网终端的变革。新思界产业研究中心发布的《2019-2023年智能传感器行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示，2019年，全球智能传感器行业市场规模接近350亿美元。未来几年，随着智能制造、物联网、车联网等相关行业的发展，全球对智能传感器产品的需求将快速增长，预计2025年，全球智能传感器市场规模接近900亿美元，年均复合增速接近20%。

什么是智能传感器

目前，广义上所说的智能传感器，即指具有自动感知与收集外界信息，传播与处理数据，以及自诊断、自校正、自补偿等功能的传感器。

其实，“智能传感器”这一术语最先创造于上世纪70年代中期，至今已有四十多年历史。70年代时，由于红外成像仪和探测器的兴起，人们开始致力于解决传感器信息提取和大量数据连续处理的问题。至90年代，智能传感技术不再被限制应用在封闭的军事环境中，从而迎来了爆发式的应用增长。智能化测量技术的进一步提高，促使传感器实现智能化，具备自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通讯等功能。在此期间，智能传感器产品开始出现并进入商业化。

进入21世纪之后，由于MEMS技术、低能耗的模拟和数字电路技术、低能耗的无线射频(RF)技术、传感器技术的发展，使得开发小体积、低成本、低功耗的微传感器成为可能。同时物联网浪潮也催热了智能传感器。

智能传感器与传统传感器的区别

智能传感器与传统传感器的区别

传感器是物联网的基础，相当于工业互联网的感知器官。然而，我们正处于一个数据大爆炸的时代，工业领域同样如此。在工业物联网中，越来越多的数据要求在边缘端得到及时、有效地处理，进而减轻云计算中心或者本地服务器的负担。传统的传感器已经不能满足这种数据处理以及自检、自校、自补偿的功能需求，智能传感器产业随之引爆。与传统传感器相比，智能传感器在精度、可靠性、性价比和功能性等多方面，都有显著提升。

智能传感器的厂商通过MEMS工艺将传感器单元和微处理器集成到单颗芯片中，将复杂信号由集中处理变成分散处理，可以保证数据处理的质量，提高抗干扰性能，同时又降低了系统的成本。

智能传感器的基本原理结构图

传感器的智能化升级不仅包含传感器和微处理器、存储器等其他元器件融合，也包含不同功能传感器的融合而构成多变量传感器。智能传感器由单一功能、单一检测向多功能和多变量检测发展，由被动信号检测转向主动控制和主动信号处理过渡。

例如，美国Honeyweel DSJ-3000智能压差压力传感器是在3mm×3mm的硅片上配置了压差、静压和温度三个敏感元件。整个传感器还包括了变换器、多路转换器、脉冲调制、微处理器和数字量输出接口等，并在片上存储器里中装有该传感器的特性数据，实现对输出数据的非线性补偿。

智能传感器在工业领域的应用

除手机与汽车外，工业是智能传感器应用最多的领域。工业互联网，尤其是智能装备的快速增长让传感器厂商迎来了全新的发展机遇。随着物联网应用场景逐渐向广度和深度拓展，更多的功能和设计细节将会出现，定制化方案将更深、更广。

因其独特的技术特点可以保持自动化生产线的持续运行，智能传感器的广泛应用也将是实现工业自动化发展的必经之路。比如ABB集团推出的Ability™智能传感器通过ABB特殊的算法对智能传感器上传的数据进行计算分析，分析结果被推送到用户智能手机终端或用户专享平台。这款智能传感器可将计划外停机时间减少多达70%，延长电机使用寿命多达30%，并将能源效率提升多达10%。

ABB Ability™智能传感器

中科云谷也正将智能传感器技术与中联重科传统的工程机械研发相融合。以混凝土泵车为例，混凝土泵车臂架较长，可达101米，采用传统传感技术难以准确获知泵车臂架的详细数据。中科云谷在臂架各节分别安装智能传感器并组成传感器网络，协助现场作业。同时，结合工业大数据分析，云谷工业互联网平台还可以预测出臂架各节的受损情况及故障风险，从而指导运维计划，实现预测性维护。

中联重科混凝土泵车传感器实物图

工业互联网给智能传感器提供了广阔的市场，智能传感器的蓬勃发展也有力地促进了工业互联网落地。构建完善的工业传感组网体系，是工业企业转型升级，实现全面互联互通的重要抓手与必然选择。随着工业互联网发展阶段的不断深入，中科云谷也将开拓更多智能传感器的应用场景，持续打造产业链创新生态。

(本文来自：云谷工业互联网)

责任编辑：Yaodl