為什么這20個(gè)趨勢將引爆下一次傳感器革命？（深度觀點(diǎn)）

傳感器是中國不為人注意的一塊超級(jí)短板，其中原因之一就在于它的應(yīng)用場合過于分散，那么，未來哪些應(yīng)用領(lǐng)域/技術(shù)將引爆下一代傳感器的發(fā)展呢？會(huì)出現(xiàn)什么變革？

此前，新加坡頂級(jí)咨詢初創(chuàng)公司Twimbit的發(fā)布了全球傳感器產(chǎn)業(yè)研究項(xiàng)目部分報(bào)告（參看《未來3年：傳感器的20個(gè)趨勢》）。基于調(diào)研數(shù)據(jù)，Twimbit給出了未來3年內(nèi)全球傳感器發(fā)展的20個(gè)大趨勢/變革。然而文中Twimbit給出了結(jié)果，沒有細(xì)說為什么，為什么這20個(gè)趨勢會(huì)在未來3年甚至更長遠(yuǎn)的未來影響整個(gè)傳感器產(chǎn)業(yè)呢？為什么這20個(gè)趨勢是未來傳感器技術(shù)發(fā)展的方向呢？ 基于此，工業(yè)自動(dòng)化觀察家、天津大學(xué)精儀學(xué)院兼職教授林雪萍對(duì)該文重新進(jìn)行了觀點(diǎn)和內(nèi)容的重構(gòu)，以其多年對(duì)中國工業(yè)自動(dòng)化、傳感器產(chǎn)業(yè)的研究經(jīng)驗(yàn)，重新回答了：為什么，并提出了自己對(duì)中國傳感器產(chǎn)業(yè)突圍的看法。 如需《Transformational Trends：Paradigm shift continues till 2023》（PDF）資料可在傳感器專家網(wǎng)公眾號(hào)對(duì)話框回復(fù)關(guān)鍵詞【資料下載】獲取鏈接，在資料頁面搜索找到對(duì)應(yīng)資料下載即可。

原標(biāo)題：《林雪萍 | 傳感器的未來大趨勢》

讓智能的世界回到原點(diǎn)，傳感器就在這里等候。智能的基礎(chǔ)是感知，而傳感器就是感知的入口。傳感器正在向智能化、思維化、分析化和診斷化的方向發(fā)展。作為一套越來越明顯的智能微系統(tǒng)，傳感器越來越呈現(xiàn)出獨(dú)立性，并且具有自我糾錯(cuò)的能力。那么，傳感器將以何種能力引爆未來，推動(dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型？

圖1 傳感器發(fā)展的二十大趨勢（Source：新加坡初創(chuàng)咨詢公司Twimbit）3D傳感器：在消費(fèi)、工業(yè)領(lǐng)域缺乏殺手級(jí)應(yīng)用場景，軍事上大有可為 3D深度傳感器技術(shù)能夠建立起三維影像，充分滿足人類視覺的需要。它可以采用飛行時(shí)間ToF（飛行時(shí)間）、結(jié)構(gòu)光、3D干涉等來獲取三維視覺數(shù)據(jù)。其中ToF傳感器在手機(jī)領(lǐng)域備受矚目，為一直忙于不斷提升鏡頭功能的手機(jī)提供了興奮點(diǎn)。它利用紅外傳感器上每個(gè)像素的激光脈沖，對(duì)外發(fā)射并反射回來的時(shí)間差，獲得三維景深，形成立體3D模型的成像技術(shù)。

然而，ToF鏡頭在手機(jī)行業(yè)卻是經(jīng)一次過山車的經(jīng)歷，“乘興而來、掃興而去”。2018年它的應(yīng)用達(dá)到高峰，見者有份，如三星、華為、OPPO、小米等中高端機(jī)型都配置了ToF鏡頭。當(dāng)所有人都認(rèn)為這是未來手機(jī)影像的發(fā)展方向時(shí)，這種手機(jī)卻又突然快速的消失。T就像快遞小哥的身影，oF鏡頭來得快，去得也快。

原因很簡單，ToF技術(shù)缺乏剛需應(yīng)用支持，沒有一款廣泛使用的殺手級(jí)應(yīng)用能夠?yàn)門oF鏡頭進(jìn)一步發(fā)展提供動(dòng)力。ToF可以用來掃描物體的形狀，然后自動(dòng)建立一個(gè)3D模型。但對(duì)于普通消費(fèi)者，建立了一個(gè)模型，也沒有什么實(shí)際作用。帶有ToF鏡頭的手機(jī)，能夠用來當(dāng)做尺子，但精度又不足夠。再說了，拿手機(jī)當(dāng)卷尺測量這事，誰會(huì)當(dāng)真呢。

▲ToF技術(shù)示意

在當(dāng)前智能世界里，任何一款硬科技，都要靠軟件的同步支撐。沒有軟件應(yīng)用，很難支撐硬件技術(shù)的迭代進(jìn)步。除非元宇宙的興起，也就是AR/VR應(yīng)用，或許能夠挽救TOF鏡頭在手機(jī)上的應(yīng)用。

倒是掃地機(jī)器人可以將單線機(jī)械掃描式激光雷達(dá)，換成廣角TOF相機(jī)，更容易形成對(duì)房間建立一個(gè)“作戰(zhàn)沙盤”，更好地規(guī)劃路徑，讓掃地機(jī)器人看上去沒有那么傻。否則掃地機(jī)器人不是撞上桌腿，就是卷襪子和線纜，避障效果太差。但前提依然是，不能太貴。

而自動(dòng)駕駛中行車環(huán)境的測距、感知、工業(yè)協(xié)作機(jī)器人的人機(jī)協(xié)同、智能物流車，也可以讓ToF傳感器真正發(fā)揮作用。但對(duì)于工業(yè)而言，ToF傳感器鏡頭還是太貴。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看，目前ToF鏡頭的紅外傳感器，主要是索尼、英飛凌、安森美、德州儀器、松下等掌控，光學(xué)鏡頭則有大立光、浙江舜宇光學(xué)、還有瑞聲科技。CMOS圖像傳感器是核心部分，主要來自三家多年的恩怨對(duì)手：索尼、三星和韋爾旗下的豪威。

3D深度傳感器，在軍事上則有更大的野心。美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局DARPA正在開發(fā)用于軍事3D傳感技術(shù)，以方便夜間隱蔽作業(yè)。

一般而言，任何自動(dòng)駕駛系統(tǒng)通常都需要某種形式的主動(dòng)照明，才能在夜間實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航。但是打開前照燈或激光雷達(dá)（LiDAR）的發(fā)射系統(tǒng)，都會(huì)出現(xiàn)輻射信號(hào)。在軍用場合下，它會(huì)使敵軍能夠遠(yuǎn)距離探測這些車輛的存在。

DARPA正在嘗試?yán)靡巴猸h(huán)境中各種有生命和無生命物體的微弱熱信號(hào)，來開發(fā)3D視覺傳感器。這項(xiàng)“隱形大前燈”計(jì)劃，會(huì)探索環(huán)境中各種熱輻射所包含的信息，因?yàn)樗形矬w都會(huì)散發(fā)熱能。DARPA的目標(biāo)就是探索即使根據(jù)極少量的熱輻射，捕捉信息，開發(fā)出無源傳感器，從而生成3D地圖以進(jìn)行導(dǎo)航。它將大大擴(kuò)展自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，可以隱蔽地進(jìn)行運(yùn)行。 聲學(xué)傳感器：體聲波（BAW）正在取代聲表面波（SAW）的位置 聲學(xué)技術(shù)最大的特點(diǎn)是跟其他技術(shù)的傳感器相比相對(duì)便宜，可以探索各種應(yīng)用。而聲表面波SAW技術(shù)，廣泛用于過濾器的信號(hào)處理，在智能手機(jī)揚(yáng)聲器上，大放光彩。 在全球范圍內(nèi)，SAW濾波器市場主要被日本企業(yè)所占據(jù)，包括村田Murata、TDK、太陽誘電Taiyo Yuden是代表性廠商，合計(jì)市場份額占比達(dá)到82%左右。而村田一家就能占比全球近一半的SAW濾波器市場。國內(nèi)射頻濾波器企業(yè)中，深圳麥捷微電子科技算是濾波器和一體電感國產(chǎn)替代的排頭兵，也打入到華為的供應(yīng)鏈，2021年收入13億。

聲表面波SAW技術(shù)相對(duì)用于低頻，對(duì)溫度也比較敏感，在4G時(shí)代占盡機(jī)會(huì)。但在高頻領(lǐng)域，以及多信號(hào)處理要避免干涉的情況下，體聲波BAW諧振器技術(shù)則有著更廣泛的應(yīng)用，它為5G時(shí)代和物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代而來。

這方面，美國技術(shù)更為領(lǐng)先。美國Qorvo和德州儀器都占據(jù)優(yōu)勢。在這個(gè)地帶，也是中國難以突破的卡脖子之疼，德州儀器還在2019年將這項(xiàng)技術(shù)用在了集成時(shí)鐘功能上。隨著大數(shù)據(jù)傳輸速度日益加快，對(duì)時(shí)鐘信號(hào)有著苛刻的要求。每秒需要18G容量的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)DPS，已經(jīng)成了眾多芯片廠商急待解決的問題。

體聲波BAW，就可以很好地實(shí)現(xiàn)高頻通信下的時(shí)鐘技術(shù)。盡管聲表面波比較便宜，但從整體技術(shù)發(fā)展趨勢來看，體聲波BAW正在取代聲表波的位置，蘋果手機(jī)等高端移動(dòng)設(shè)備中已經(jīng)開始使用。

傳感器就是一個(gè)發(fā)電站

傳感器有兩個(gè)方向。一個(gè)是集成傳感器，它跟其他設(shè)備集成在一起，共享能源的輸入；還有一個(gè)是獨(dú)立傳感器。后者就像一個(gè)荒島生存的魯濱遜，它最好能夠自己生存，而無需照顧。自來電，是首當(dāng)其沖的挑戰(zhàn)。

自供電的傳感器正在引起廣泛的關(guān)注，它非常適合遠(yuǎn)程監(jiān)控、無線連接和連續(xù)監(jiān)測的場合。

這往往需要部署傳感器的能量采集器，這些微能量回收系統(tǒng)能夠從太陽能、振動(dòng)和熱能等來產(chǎn)生微電流，供自己使用。換言之，一個(gè)傳感器就是一個(gè)電能發(fā)電裝置和儲(chǔ)能裝置。既然一輛電動(dòng)車都可以是一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，為什么一個(gè)小傳感器不能呢？

美國運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力控制系統(tǒng)供應(yīng)商派克漢尼芬Parker，在2019年以37億美元收購了一家膠粘劑與振動(dòng)管理設(shè)備商洛德Lord公司，后者一直在為航天、石化提供精準(zhǔn)測量的無線傳感器和壓力傳感器。

派克正在從傳統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)業(yè)務(wù)進(jìn)行多元化擴(kuò)充，尤其是要加強(qiáng)它旗下的工程材料部門的技術(shù)優(yōu)勢，以便充分迎接電氣化和輕量化等新興趨勢。年銷售為11億美元洛德公司在涂料、彈簧、傳感器硬件和傳感器云方面的積累，完美地迎合了派克的需要。

圖2 老牌動(dòng)力的傳感器新寵（Source：Parker Lord官方網(wǎng)站）

而洛德公司旗下的MicroStrain傳感業(yè)務(wù)已經(jīng)使用壓電材料，將材料的應(yīng)變能轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)。一個(gè)傳感器的獨(dú)立發(fā)電站的時(shí)代開始了。

更智能的傳感器：嵌入式AI、組合傳感器、傳感器融合

機(jī)器學(xué)習(xí)無處不在。如果算法不僅僅放在機(jī)器設(shè)備里，而是也可以放在最小的感知單元——傳感器中，那么嵌入式人工智能，就會(huì)大力催生智能傳感器的發(fā)展。

當(dāng)然，機(jī)器學(xué)習(xí)也只是其中一個(gè)方向。大多數(shù)傳感器已從交互式轉(zhuǎn)向預(yù)測性，將機(jī)器智能的主動(dòng)權(quán)部分地轉(zhuǎn)向傳感器智能。具有智能化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和過程校正功能的傳感器，將會(huì)大量提高設(shè)備的交互能力。這也意味著邊緣計(jì)算，將會(huì)在機(jī)器的邊緣端，再往前深探一步。

然而，一個(gè)傳感器能夠測量的參數(shù)是有限的，為什么不將多個(gè)傳感器集成在一起呢？于是各種組合傳感器就紛來沓至，溫度+濕度、壓力+流量、振動(dòng)+加速度+減速等傳感器，成為應(yīng)用最多的組合?；炀巶鞲衅髋炾?duì)，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)檢測的“一器多用”，通過檢測各種參數(shù)來形成閉環(huán)自動(dòng)化的應(yīng)用。這在智能制造領(lǐng)域，迎來廣泛發(fā)展的空間。

另外一種方向就是融合傳感器Fusion。智能傳感器正在加速無人駕駛汽車的發(fā)展，而傳感器的多功能融合，將利用不同傳感器的優(yōu)勢，提供數(shù)據(jù)分析和控制能力，從而具備嵌入式智能。

這在軍用飛機(jī)尤其重要。美國F35戰(zhàn)斗機(jī)一直在進(jìn)行多域數(shù)據(jù)的連接和分析，核心就是利用融合傳感器，實(shí)現(xiàn)多維數(shù)據(jù)的高速分析，并且能夠利用不同平臺(tái)來的數(shù)據(jù)，無論是海上、空天、海下和陸地的傳感器數(shù)據(jù)，多種異構(gòu)數(shù)據(jù)并發(fā)處理。

韋爾半導(dǎo)體旗下的豪威，在既有的圖像傳感器CIS（CMOS Image Sensor）的基礎(chǔ)上，日前剛剛推出了將CIS與事件視覺傳感器EVS相結(jié)合的復(fù)合傳感器，EVS是一種不需要曝光時(shí)間限制的生物仿生傳感器。這對(duì)于AR頭盔玩家，將是一個(gè)超級(jí)利好，而手機(jī)的拍照影像將得到進(jìn)一步提升。這種在一顆芯片上集合圖像和視覺兩類傳感器的特性，屬于像素級(jí)的傳感器融合，無疑是未來的一個(gè)重要方向。

傳感器新熱潮：機(jī)器人手術(shù)、大健康監(jiān)測需求

大健康成為未來的發(fā)展熱點(diǎn)，健康的預(yù)防和診斷，都可以通過廣泛使用的傳感器來實(shí)現(xiàn)。無論生命支持的植入裝置、嚴(yán)重患者的長期監(jiān)測，以及機(jī)器人手術(shù)。

誕生于2000年的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人，是目前國際上最成功的手術(shù)機(jī)器人。最初只是輔助醫(yī)生進(jìn)行手術(shù)的穩(wěn)定器，但它的能力越來越強(qiáng)，一舉登上手術(shù)操刀臺(tái)，成為外科醫(yī)生的最佳伴侶。達(dá)芬奇機(jī)器人以一己之力，引爆機(jī)器人手術(shù)。

《美國醫(yī)學(xué)會(huì)雜志》（JAMA）一份報(bào)告提到，從2016年到2021年，過去五年之內(nèi)機(jī)器人手術(shù)占外科手術(shù)的比例，從2%提升到了15%，而且還在加速。目前在中國應(yīng)該有超過150臺(tái)的裝機(jī)量，每年有4萬例手術(shù)是通過達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人完成。

它在3D成像和精準(zhǔn)控制上有著巨大優(yōu)勢。在它的輔助下，醫(yī)生可以將病變部位毫無困難地建立放大10-15倍的3D影像（傳統(tǒng)成像系統(tǒng)只能提供2-3倍的二維圖像），然后操作機(jī)器人精準(zhǔn)進(jìn)行手術(shù)。而這背后的英雄，就是將近500個(gè)傳感器。達(dá)芬奇機(jī)器人價(jià)格昂貴，一臺(tái)機(jī)器就是上千萬元。在手術(shù)機(jī)器人的成本組成上，光力矩傳感器占約5%。

對(duì)于醫(yī)療和家庭診斷，這還只是一個(gè)開始。物聯(lián)網(wǎng)的普及，和可穿戴傳感器在健康應(yīng)用中已經(jīng)蓬勃發(fā)展。這些傳感器可以采用無侵入方式，進(jìn)行老年護(hù)理監(jiān)測和日常健康監(jiān)測。手表上的睡眠監(jiān)測，還只是小兒科，而糖尿病等病癥的預(yù)防正在成為熱點(diǎn)。

毫無疑問，可穿戴傳感器的創(chuàng)新帶來了健康監(jiān)測方式的變化。可穿戴和可植入傳感器實(shí)時(shí)傳輸健康數(shù)據(jù)，提供量化的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和各種生理數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)精確的診斷。這些關(guān)鍵設(shè)備中使用了不同傳感器，包括手機(jī)成像所使用的圖像傳感器CMOS、振動(dòng)、血糖和光學(xué)傳感器等。蘋果手表iWatch背后的四個(gè)環(huán)狀傳感器，則是通過LED光照射到皮膚后形成反射，以此來判斷血管的運(yùn)動(dòng)和脈搏。

脈搏流、血流、心跳流，都流向哪里了？人類全部的健康數(shù)據(jù)，都以數(shù)據(jù)流的方式，涌向一個(gè)數(shù)字通道。人體所有數(shù)據(jù)，都儲(chǔ)藏在一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)字健康平臺(tái)上。而大數(shù)據(jù)分析，則自動(dòng)給人們健康進(jìn)行全方位畫像：現(xiàn)有的健康預(yù)防模式，即將發(fā)生深刻改變。

據(jù)CB Insights在2020年報(bào)告里的數(shù)據(jù)顯示：共有806億美元融資金額、5.5萬宗風(fēng)險(xiǎn)投資都發(fā)生在這個(gè)領(lǐng)域。2020年1億美元以上的醫(yī)療融資將近200起，創(chuàng)下新紀(jì)錄。而醫(yī)療巨頭則更是擁有超過5500億美元的現(xiàn)金，等待在這個(gè)數(shù)字化醫(yī)療領(lǐng)域深耕。而傳感器，則首當(dāng)其沖地成為這類醫(yī)療投資的幸運(yùn)兒。

沒有傳感器攻關(guān)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)永遠(yuǎn)是配角

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，對(duì)于傳感器提出更高的需求。這些傳感器的表現(xiàn)以及控制器系統(tǒng)，很大程度上決定了管理者能夠在遠(yuǎn)程使用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵控制功能的能力。

對(duì)于霍尼韋爾這樣的自動(dòng)化公司，它在鞏固控制系統(tǒng)的霸主地位的同時(shí)，會(huì)對(duì)傳感器有著癡迷的追逐——這也是最近幾年一直在瘋狂收購傳感器的原因，包括收購溫度、濕度傳感器。最為典型的是，它在2019年收購了氣體傳感器的鼻祖——英國Citeytech傳感器。只有強(qiáng)化了控制與傳感器這二者的硬核技術(shù)，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)才能真正落實(shí)到實(shí)處。

預(yù)計(jì)到2023年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備連接數(shù)量將達(dá)到215億臺(tái)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)需要解決六個(gè)問題：連接、感知、控制、分析、通訊和應(yīng)用。連接不過是體力活，分析還排不上大用場，通訊將成為通用技術(shù)，應(yīng)用在分析和機(jī)理模型沒有建樹之前只不過是晃人耳目的大路貨。

誰在控制設(shè)備，誰在感知數(shù)據(jù)，都是至關(guān)重要的關(guān)口。這才是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的要害?？上г谥袊?，很多工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)遠(yuǎn)離這個(gè)核心戰(zhàn)場，在應(yīng)用層上耍盡花槍，只在海量垃圾數(shù)據(jù)上翻騰一點(diǎn)小浪花做點(diǎn)小文章。

軟傳感器，也是傳感器

軟傳感器（soft sensor）是一件有趣的事情。與軟體機(jī)器人的柔軟身體不同，軟傳感器其實(shí)是虛擬傳感器，說白了就是軟件。它可以同時(shí)處理多個(gè)測量。

軟傳感器基于控制理論，通過間接使用，可能同時(shí)處理數(shù)十個(gè)甚至數(shù)百個(gè)測量值。在數(shù)據(jù)融合方面，軟傳感器的作用巨大。它將不同靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)測量的數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，從而可以用于故障診斷以及控制應(yīng)用。

最經(jīng)典的軟傳感器，可以從卡爾曼濾波器開始。它是一種去除噪聲還原真實(shí)數(shù)據(jù)的一種數(shù)據(jù)處理技術(shù)，可以看做是經(jīng)過軟件計(jì)算的數(shù)據(jù)濾波。這也看成是一種軟傳感器。當(dāng)然，最新的軟傳感器則會(huì)使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或模糊計(jì)算。軟傳感器是一種利用其他傳感器的信息來估計(jì)物理量的軟件程序，而不是直接測量。

這一趨勢在過程自動(dòng)化中最為顯著，其中許多控制功能由軟件激活并由計(jì)算機(jī)輔助完成。高可靠性和高精度是軟傳感器的標(biāo)志，譬如，基于pH值的軟傳感器，就可以很方便地進(jìn)行水處理和峰值檢測的負(fù)荷觸發(fā)。

軟傳感器也可以看成是數(shù)字化技術(shù)的集成者，它由高級(jí)自動(dòng)化、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析、傳感器等綜合而來。

更多的傳感器技術(shù)：光學(xué)傳感器、IO-Link物聯(lián)網(wǎng)傳感器連接技術(shù)

光學(xué)技術(shù)跟傳感器的結(jié)合，正在得益于新興起的光電子技術(shù)。芯片的開發(fā)主要由硅制成，而光學(xué)和電子部分都可以在硅片上集成，從而形成光電子技術(shù)（photonics）。它將電子的快速升級(jí)能力疊加在多年來進(jìn)展緩慢的光學(xué)儀器上，從而激發(fā)了全新的活力，因此也使得光學(xué)傳感器迎來動(dòng)人時(shí)刻，這也將為太陽能產(chǎn)業(yè)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)受益匪淺。

IO-Link可實(shí)現(xiàn)數(shù)字連接，直接將數(shù)據(jù)從傳感器傳輸?shù)轿锫?lián)網(wǎng)接口和可編程邏輯控制器PLC。與傳統(tǒng)獨(dú)立模塊連接傳感器技術(shù)相比，IO-Link技術(shù)具有突出的成本效益和技術(shù)提升。傳統(tǒng)的獨(dú)立模塊，往往是一個(gè)模塊就是獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。每部署一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就需要一套芯片，當(dāng)控制點(diǎn)數(shù)較多時(shí)，系統(tǒng)的方案成本就會(huì)大幅上升。

而IO-Link則采用主站和從站方式，這意味著一個(gè)主站可以擴(kuò)展多達(dá)128個(gè)控制點(diǎn)，減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，提升效率。同時(shí)得益于IO-link通訊的標(biāo)準(zhǔn)化，在配置諸如RFID、閥島、傳感器時(shí)更加方便，且不僅僅是狀態(tài)監(jiān)控，更可以通過其進(jìn)行參數(shù)配置和維護(hù)。

▲天津宜科的IO-Link模塊

天津宜科的IO/Link正在動(dòng)力鋰電池工廠得到廣泛的應(yīng)用。鋰電行業(yè)的工廠產(chǎn)線比較長，檢測點(diǎn)較多且密集，對(duì)粉塵的防護(hù)有一定要求，同時(shí)自動(dòng)化程度高，需要多種元器件共同協(xié)作，而且熱插拔連續(xù)生產(chǎn)和一定的性價(jià)比也是必要的。基于以上要求IO-Link方案非常適合鋰電產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)。國內(nèi)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，也給國內(nèi)傳感器帶來了巨大的機(jī)會(huì)。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)：可靠性和低功率優(yōu)先，成本往后靠

而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)也在快速發(fā)展，它對(duì)于低能耗有著非常高的要求。可以想象，這其中有很多的發(fā)展場景。

圖3 不同的無線標(biāo)準(zhǔn)（ISM工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療頻段）

牧場上需要對(duì)幾千頭奶牛的體溫進(jìn)行日常監(jiān)控，防止諸如口蹄疫等動(dòng)物疾病。如果利用無線網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，只要在每頭牛的身上安裝一個(gè)帶有無線發(fā)射器的溫度傳感器，隨時(shí)讀取體溫并發(fā)射至一個(gè)主端子，便可以輕松實(shí)現(xiàn)。

這種低能量傳感器集群，可以大幅度提高無線網(wǎng)絡(luò)的效率和速度，但這種傳感器網(wǎng)絡(luò)往往必須保證低功耗才能廣泛應(yīng)用。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN至關(guān)重要的兩個(gè)特性就是可靠性和低功率，而成本則排在第三位。

非接觸傳感技術(shù)、無人機(jī)、激光雷達(dá)

非接觸式傳感技術(shù)，無論是光、波、磁、激光、聲等都在快速發(fā)展。紅外溫度傳感器已經(jīng)在最近兩年疫情的溫度檢測，大放異彩。隨著更高的準(zhǔn)確性和更多的應(yīng)用場景，非接觸式傳感器也將大幅增長。同樣，快速檢測生物傳感器，也在高速發(fā)展，以便促使及時(shí)診斷、體外診斷。

無人機(jī)中的傳感器也是一個(gè)焦點(diǎn)。實(shí)際上，無人機(jī)就是一窩傳感器的集合，它可以認(rèn)為是一個(gè)飛行的傳感器群。無人機(jī)廣泛使用激光雷達(dá)、傾斜傳感器、慣性測量單元等。

深圳大疆無疑是佼佼者，而美國軍火供應(yīng)商洛克希德·馬丁、波音也在積極參與。無人機(jī)市場，從拍照娛樂中無疑引爆了市場，而軍方使用則大大提高了它的關(guān)注度。這市場依然剛剛起步，各種傳感器也是機(jī)會(huì)巨大。

激光雷達(dá)，作為一種非接觸式傳感器正在受到推崇。它可以即時(shí)捕獲數(shù)百萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而在自動(dòng)駕駛汽車上面得到最直接的應(yīng)用。目前國內(nèi)進(jìn)展并不差，華為、速騰聚創(chuàng)、禾賽科技都有很好的產(chǎn)品。

而在搬運(yùn)機(jī)器人AGV領(lǐng)域，倉儲(chǔ)智能管理也推動(dòng)了激光雷達(dá)的應(yīng)用，包括德國最大的傳感器廠商西克光電Sick、日本最大激光雷達(dá)廠商北陽Hokuyo等，都有廣泛應(yīng)用。無人機(jī)、機(jī)器人也都是不錯(cuò)的應(yīng)用領(lǐng)域。

圍繞人類感官，傳感器將締造全新人機(jī)交互界面？

還有一種傳感器的方向，就是友好的自然交互界面，它是圍繞著人類感官的捕捉能力發(fā)展而來。計(jì)算機(jī)從誕生依賴，交互界面首推鍵盤排名第一，而鼠標(biāo)則引發(fā)了第二輪的圖形化界面。但自此之后，人機(jī)交互并無決定性的進(jìn)展。

誰能成為人機(jī)交互界面的第三名？語音、觸控和手勢，這些高度符合人類生物特征的自然界面都有可能。但智能語音在音箱控制的表現(xiàn)令人大失所望，語音控制并沒有如愿引爆家庭。

亞馬遜的Echo所開啟的智能音箱時(shí)代，以及隨后谷歌的Nest、還有國內(nèi)的小米等一眾音箱，都被證明不過是界面交互的一次虛妄的狂歡。智能家居的界面，還在等待全新的主宰者。自然界面的傳感器，還有巨大的發(fā)展空間。

結(jié)語

傳感器的作用無論如何強(qiáng)調(diào)也不為過。傳感器就是自動(dòng)化系統(tǒng)的五官，是數(shù)字化技術(shù)的先鋒部隊(duì)。它也是中國不為人注意的一塊超級(jí)短板，其中原因之一就在于它的應(yīng)用場合過于分散。

全球傳感器有3萬多種，量小面窄的應(yīng)用。但是，它在智能世界所留下的坑，都是不動(dòng)聲色。只顧仰天追星，很容易會(huì)在這些暗坑中跌落。

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審核編輯黃宇