作為政府從戰(zhàn)略層面進(jìn)行推進(jìn)的產(chǎn)業(yè),,物聯(lián)網(wǎng)如何從愿景走向現(xiàn)實(shí)應(yīng)用并得到快速發(fā)展已成為業(yè)界關(guān)注的話題。正所謂“萬丈高樓平地起”,,作為構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)單元,,傳感器在物聯(lián)網(wǎng)信息采集層面能否如愿以償完成它的“使命”,成為物聯(lián)網(wǎng)成敗的關(guān)鍵,。并且未來MEMS,、MOEMS(微光機(jī)電系統(tǒng))將成為物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心,使無線傳感網(wǎng),、光網(wǎng)快速加入物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用系統(tǒng),,為其提供更明確的應(yīng)用方向和更豐富的市場(chǎng)機(jī)會(huì),物聯(lián)網(wǎng)也將成為傳感器市場(chǎng)的新引擎,。
傳感器成基礎(chǔ)
物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈包括傳感器和芯片供應(yīng)商,、應(yīng)用設(shè)備提供商、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)及服務(wù)提供商,、軟件與應(yīng)用開發(fā)商和系統(tǒng)集成商,。作為“金字塔”的塔座,傳感器將會(huì)是整個(gè)鏈條需求總量最大和最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié),。“傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐,、應(yīng)用的支撐和未來泛在網(wǎng)的支撐,傳感器感知了物體的信息,,RFID賦予它電子編碼,,傳感網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的演變是信息技術(shù)發(fā)展的階段表征。”中國(guó)電子科技集團(tuán)第3研究所副所長(zhǎng)范茂軍對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者表示,,“物聯(lián)網(wǎng)主要需要圖像,、化學(xué)、位置,、溫度,、壓力等幾大類傳感器。”
作為物聯(lián)網(wǎng)最主要的技術(shù)基礎(chǔ)之一,,物聯(lián)網(wǎng)對(duì)傳感器提出了一些新的要求,。京儀集團(tuán)長(zhǎng)城金點(diǎn)定位測(cè)控(北京)有限公司董事長(zhǎng)胡旭成介紹,,在產(chǎn)品方面,對(duì)傳感器的要求是體積小,、成本低,、重量輕、功耗低,;在技術(shù)方面,,要求材料科學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)與加工工藝,、檢測(cè)技術(shù),、光學(xué)技術(shù)、電子電路設(shè)計(jì),、可靠性工程等技術(shù)支撐,;在傳感器指標(biāo)方面,對(duì)測(cè)量范圍,、精確度,、分辨率、靈敏度等有嚴(yán)格的要求,。
應(yīng)用是帶動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的“隱形的翅膀”,。“傳感器、RFID,、GPS,、視頻識(shí)別、紅外,、激光,、掃描等技術(shù)都可以成為物聯(lián)網(wǎng)的信息采集技術(shù),。物流業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)很早就實(shí)實(shí)在在落地的行業(yè)之一,,很多物流系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)采用了最新的傳感器、RFID等高新技術(shù),。”中國(guó)物流技術(shù)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)王繼祥表示,,“目前在物流業(yè)應(yīng)用較多的感知手段主要是RFID和GPS技術(shù),今后隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,,傳感器,、藍(lán)牙、RFID等多種技術(shù)也將逐步集成應(yīng)用于現(xiàn)代物流領(lǐng)域,。”
據(jù)了解,,全國(guó)已有上千家企業(yè)從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用,,其中從事MEMS研制生產(chǎn)的已有50多家,。我國(guó)已建立了“傳感技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”,、“微米/納米國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等研究開發(fā)基地,MEMS,、MOEMS等研究項(xiàng)目列入了國(guó)家高新技術(shù)發(fā)展重點(diǎn),。胡旭成介紹,目前傳感器行業(yè)正在執(zhí)行“十一五”計(jì)劃,,MEMS等5項(xiàng)新型傳感器已列入研究開發(fā)的重點(diǎn),。
標(biāo)準(zhǔn)期待完善
如今得標(biāo)準(zhǔn)者得天下。而物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系非常復(fù)雜,,涉及很多基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),,如傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、RFID標(biāo)準(zhǔn),、云計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),、信息安全標(biāo)準(zhǔn)等以及一些應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
在國(guó)際傳感器及無線傳感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化方面,,已出臺(tái)了包括IEEE 1451.5智能傳感器接口標(biāo)準(zhǔn),、IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)等在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)體系。我國(guó)在構(gòu)建傳感器標(biāo)準(zhǔn)體系方面也在加快推進(jìn),,山東標(biāo)準(zhǔn)化研究所副院長(zhǎng)錢恒說,,在傳感器標(biāo)準(zhǔn)方面我國(guó)已成立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)傳感器網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作組,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定工作正穩(wěn)步開展,。目前已制定的傳感器國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)包括傳感器圖用圖形符號(hào),、壓力傳感器性能試驗(yàn)方法、傳感器通用術(shù)語,、傳感器命名法及代碼等,。錢恒介紹,我國(guó)已新立6項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),,包括總則,、術(shù)語、通信和信息交互,、接口,、安全、標(biāo)識(shí),;新立2項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),,包括機(jī)場(chǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)防入侵系統(tǒng)技術(shù)要求、面向大型建筑節(jié)能監(jiān)控的傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)技術(shù)要求,。
“標(biāo)準(zhǔn)是從技術(shù)到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的必由之路,。”錢恒表示,“因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)就是建立在信息設(shè)備和信息數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)之上的高度標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò),,因而我們應(yīng)強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的雙重標(biāo)準(zhǔn)化,。”
新技術(shù)將成新動(dòng)力
由信息采集層和網(wǎng)絡(luò)層構(gòu)成的信息感知體系是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推進(jìn)的主要領(lǐng)域,,而在其中起到關(guān)鍵推動(dòng)作用的是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)。作為物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)階段發(fā)展核心的無線傳感器網(wǎng)絡(luò),,具有成本低,、范圍大、靈活等特點(diǎn),,市場(chǎng)蓬勃發(fā)展,。市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Harbor Research預(yù)測(cè),無線傳感設(shè)備的出貨量在2010年將達(dá)到2億個(gè),。但同時(shí),,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也面臨著延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)工作時(shí)間、增加通信距離,、小型化,、標(biāo)準(zhǔn)化等技術(shù)挑戰(zhàn)和尋找應(yīng)用場(chǎng)景等市場(chǎng)挑戰(zhàn)。
“無線傳感網(wǎng)需要大量的新型傳感器,,不僅要求具有傳統(tǒng)傳感器的基本功能外,,還必須具有低功耗和無線高傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。”范茂軍對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者表示,。
而MOEMS可使傳感技術(shù)有著更快的轉(zhuǎn)換和傳輸速率,,使得光網(wǎng)可快速加入以光傳輸為主導(dǎo)的物聯(lián)網(wǎng),光網(wǎng)會(huì)在未來10年內(nèi)普遍地加入到物聯(lián)網(wǎng)中,。范茂軍強(qiáng)調(diào),,在加入的過程中還需要克服幾個(gè)主要問題:一是光信息的處理技術(shù),二是光信息的快速轉(zhuǎn)換技術(shù),,三是微型光信息的快速和反復(fù)擦除技術(shù)及芯片技術(shù),。目前國(guó)內(nèi)外在MOEMS研發(fā)方面取得了一些新的進(jìn)展,表現(xiàn)在光通信中的各種開關(guān)實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)的通路轉(zhuǎn)換以及在多種傳感器中實(shí)現(xiàn)了光作為檢測(cè)和轉(zhuǎn)換的多種應(yīng)用,。
“微納米技術(shù)是未來微傳感器的核心技術(shù)之一,,而微傳感器是物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用最多的一種傳感器。如果微納米等新技術(shù)快速融合到傳感器技術(shù)之中,,這不僅將為傳感器產(chǎn)品發(fā)展帶來新材料,、新工藝,、新技術(shù),,還可給傳感器在設(shè)計(jì)方面帶來新的突破。”范茂軍指出,,”這也將成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新動(dòng)力,。”
目前,全球的傳感器市場(chǎng)在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)的趨勢(shì),,新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場(chǎng),。我國(guó)傳感器廠商在傳統(tǒng)傳感器市場(chǎng)已“城門失守”,,在MEMS、MOEMS等新技術(shù)領(lǐng)域,,還需加強(qiáng)修煉,,以在新一輪的競(jìng)爭(zhēng)中能夠成功上位。
專家觀點(diǎn)
中國(guó)電子科技集團(tuán)第3研究所副所長(zhǎng)范茂軍
國(guó)內(nèi)傳感器廠商占據(jù)中低端市場(chǎng)
從發(fā)展態(tài)勢(shì)看,,國(guó)內(nèi)傳感器廠商有三種情況:一是國(guó)有企業(yè)發(fā)展處于平穩(wěn)增長(zhǎng)狀態(tài),,總體上跟不上國(guó)外最新技術(shù)發(fā)展的步伐,除少數(shù)廠家外,,總體差距有擴(kuò)大的趨勢(shì),。這是因?yàn)閭鞲衅骷夹g(shù)發(fā)展快,工藝和制造設(shè)備更新快,,許多新設(shè)備國(guó)內(nèi)廠商無法制造等原因造成的,。并且設(shè)備的單臺(tái)價(jià)格少則幾十萬美元,多則數(shù)百萬美元,,絕大多數(shù)廠家靠自身積累很難購(gòu)買新型設(shè)備,,致使在許多新技術(shù)、新工藝方面無法跟上國(guó)外企業(yè)飛速發(fā)展的步伐,。二是民營(yíng)或合資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)了中低端市場(chǎng),,傳統(tǒng)技術(shù)和裝備手段可以滿足絕大多數(shù)產(chǎn)品的制造要求,市場(chǎng)發(fā)展?fàn)顟B(tài)良好,。除個(gè)別廠家在個(gè)別品種方面將國(guó)外生產(chǎn)的芯片拿到國(guó)內(nèi)封裝出相關(guān)產(chǎn)品,、占據(jù)市場(chǎng)較大份額外,其他高端產(chǎn)品均是國(guó)外廠商在壟斷,。三是外資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)絕大多數(shù)的市場(chǎng)份額,,并將會(huì)在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)把持高端市場(chǎng),這種勢(shì)頭在短期內(nèi)不會(huì)得到根本轉(zhuǎn)變,。
我國(guó)傳感器業(yè)取得的新進(jìn)展主要表現(xiàn)在:一是在數(shù)量方面,,通過多年的積累,隨著裝備的改進(jìn),,產(chǎn)能在近幾年得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,,幾乎以每年近一倍的速度在增長(zhǎng);二是在品種方面,,除少數(shù)品種外,,目前國(guó)內(nèi)能夠生產(chǎn)多數(shù)品種的產(chǎn)品;三是在質(zhì)量方面,,國(guó)內(nèi)廠商開發(fā)的多數(shù)產(chǎn)品性能能夠滿足工程需要,,產(chǎn)品質(zhì)量開始接近國(guó)外產(chǎn)品水平;四是在新產(chǎn)品方面,由于創(chuàng)新能力不足以及工藝技術(shù)和加工手段的差距,,我國(guó)企業(yè)自主開發(fā)的新產(chǎn)品少,。
面臨的問題在于:原創(chuàng)技術(shù)少、新型加工手段缺少,、工藝裝備落后,、持續(xù)發(fā)展的體系沒有建立。
京儀集團(tuán)長(zhǎng)城金點(diǎn)定位測(cè)控(北京)有限公司董事長(zhǎng)胡旭成
傳感器業(yè)面臨四大挑戰(zhàn)
傳感器是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)單元,,是物聯(lián)網(wǎng)的耳目,,是物聯(lián)網(wǎng)獲取相關(guān)信息的來源。傳感器早已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn),、環(huán)境保護(hù),、醫(yī)學(xué)診斷、生物工程等極其之泛的領(lǐng)域,。我國(guó)傳感器市場(chǎng)也呈現(xiàn)出逆勢(shì)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),。最近幾年,中國(guó)的傳感器年度銷售平均增長(zhǎng)達(dá)到了39%,。中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院有關(guān)部門預(yù)測(cè),,2010年我國(guó)傳感器市場(chǎng)銷售額將達(dá)到632億元。
在技術(shù)方面,,我國(guó)傳感核心技術(shù)缺乏,,成為行業(yè)發(fā)展、甚至物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的阻礙力量,。在企業(yè)方面,,我國(guó)傳感器企業(yè)規(guī)模普遍較小,很難和世界級(jí)大型公司競(jìng)爭(zhēng),。在政策方面,,我國(guó)行業(yè)專業(yè)激勵(lì)政策不明確,企業(yè)不易得到輔助,。在市場(chǎng)方面,,我國(guó)傳感器業(yè)面臨中高端依賴進(jìn)口、低端價(jià)格戰(zhàn)和同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的局面,。