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機會,物聯(lián)網(wǎng)也將成為傳感器市場的新引擎,。
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)運營及服務(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,傳感器將會是整個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,。”中國電子科技集團(tuán)第3研究所副所長范茂軍對《中國電子報》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)對傳感器提出了一些新的要求。京儀集團(tuán)長城金點定位測控(北京)有限公司董事長胡旭成介紹,,在產(chǎn)品方面,,對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),、機械設(shè)計與加工工藝、檢測技術(shù),、光學(xué)技術(shù),、電子電路設(shè)計,、可靠性工程等技術(shù)支撐;在傳感器指標(biāo)方面,,對測量范圍,、精確度、分辨率,、靈敏度等有嚴(yán)格的要求,。
應(yīng)用是帶動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的“隱形的翅膀”。“傳感器,、RFID,、GPS、視頻識別,、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)很早就實實在在落地的行業(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),。”中國物流技術(shù)學(xué)會副理事長王繼祥表示,,“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,。我國已建立了“傳感技術(shù)國家重點實驗室”、“微米/納米國家重點實驗室”等研究開發(fā)基地,,MEMS,、MOEMS等研究項目列入了國家高新技術(shù)發(fā)展重點。胡旭成介紹,,目前傳感器行業(yè)正在執(zhí)行“十一五”計劃,,MEMS等5項新型傳感器已列入研究開發(fā)的重點。
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)。
在國際傳感器及無線傳感網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化方面,,已出臺了包括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)化研究所副院長錢恒說,,在傳感器標(biāo)準(zhǔn)方面我國已成立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織全國信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會傳感器網(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家標(biāo)準(zhǔn)包括傳感器圖用圖形符號,、壓力傳感器性能試驗方法、傳感器通用術(shù)語,、傳感器命名法及代碼等,。錢恒介紹,我國已新立6項國家標(biāo)準(zhǔn),,包括總則,、術(shù)語、通信和信息交互,、接口,、安全、標(biāo)識,;新立2項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),,包括機場傳感器網(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,,“因為物聯(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,市場蓬勃發(fā)展,。市場調(diào)研機構(gòu)Harbor Research預(yù)測,,無線傳感設(shè)備的出貨量在2010年將達(dá)到2億個。但同時,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也面臨著延長節(jié)點工作時間,、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)用場景等市場挑戰(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,。”范茂軍對《中國電子報》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)會在未來10年內(nèi)普遍地加入到物聯(lián)網(wǎng)中,。范茂軍強調(diào),在加入的過程中還需要克服幾個主要問題: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)實現(xiàn)了光信號的通路轉(zhuǎn)換以及在多種傳感器中實現(xiàn)了光作為檢測和轉(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)展的新動力,。”
目前,全球的傳感器市場在不斷變化的創(chuàng)新之中呈現(xiàn)出快速增長的趨勢,,新技術(shù)的發(fā)展將重新定義未來的傳感器市場,。我國傳感器廠商在傳統(tǒng)傳感器市場已“城門失守”,在MEMS,、MOEMS等新技術(shù)領(lǐng)域,,還需加強修煉,以在新一輪的競爭中能夠成功上位,。
專家觀點
中國電子科技集團(tuán)第3研究所副所長范茂軍
國內(nèi)傳感器廠商占據(jù)中低端市場
從發(fā)展態(tài)勢看,,國內(nèi)傳感器廠商有三種情況:一是國有企業(yè)發(fā)展處于平穩(wěn)增長狀態(tài),總體上跟不上國外最新技術(shù)發(fā)展的步伐,,除少數(shù)廠家外,,總體差距有擴大的趨勢,。這是因為傳感器技術(shù)發(fā)展快,工藝和制造設(shè)備更新快,,許多新設(shè)備國內(nèi)廠商無法制造等原因造成的,。并且設(shè)備的單臺價格少則幾十萬美元,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外企業(yè)飛速發(fā)展的步伐,。二是民營或合資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)了中低端市場,,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,市場發(fā)展?fàn)顟B(tài)良好,。除個別廠家在個別品種方面將國外生產(chǎn)的芯片拿到國內(nèi)封裝出相關(guān)產(chǎn)品,、占據(jù)市場較大份額外,其他高端產(chǎn)品均是國外廠商在壟斷,。三是外資企業(yè)的產(chǎn)品占據(jù)國內(nèi)高端市場絕大多數(shù)的市場份額,,并將會在今后很長一段時間內(nèi)持續(xù)把持高端市場,這種勢頭在短期內(nèi)不會得到根本轉(zhuǎn)變,。
我國傳感器業(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;二是在品種方面,,除少數(shù)品種外,,目前國內(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)長城金點定位測控(北京)有限公司董事長胡旭成
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,。我國傳感器市場也呈現(xiàn)出逆勢增長的態(tài)勢。最近幾年,,中國的傳感器年度銷售平均增長達(dá)到了39%,。中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院有關(guān)部門預(yù)測,2010年我國傳感器市場銷售額將達(dá)到632億元,。
在技術(shù)方面,,我國傳感核心技術(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,我國傳感器企業(yè)規(guī)模普遍較小,,很難和世界級大型公司競爭,。在政策方面,我國行業(yè)專業(yè)激勵政策不明確,,企業(yè)不易得到輔助,。在市場方面,我國傳感器業(yè)面臨中高端依賴進(jìn)口,、低端價格戰(zhàn)和同質(zhì)化競爭的局面,。