工业互联网对传感器提出新挑战

在刚刚结束的全国两会上，工业互联网再一次被写入政府工作报告，并从“打造工业互联网平台”，升级为更加全面的“发展工业互联网”。作为工业装备的“眼耳鼻舌”，传感器被认为是工业互联网的基础和核心。传感器在工业互联网中发挥怎样的作用？工业互联网对传感器提出哪些新需求？新基建工业互联网的建设给传感器产业带来哪些机会？

传感器与工业互联网相辅相成互促共进

工业互联网是新一代信息技术与制造业深度融合的产物，通过对人、机、物的全面互联，构建起全要素、全产业链、全价值链、全面连接的新型生产制造和服务体系。工业互联网是数据流、硬件、软件和智能的交互。

南京高华科技股份有限公司董事长李维平告诉《中国电子报》记者，传感器是自动化智能设备的关键部件，通过“望、闻、听、切”来感知产品、设备和工业环境的各种状态信息。“望”包括各种视觉传感器、红外传感器、射线传感器，“闻”包括各种气体传感器，“听”包括各种声音传感器，“切”包括各种压力、温湿度、振动、位移等传感器。他表示，工业互联的核心之一是工业过程、工业环境的智能监测。将传感器、无线传感器网络技术应用到智能监测中，有助于工业生产过程工艺的优化，同时可以提高生产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控、材料消耗监测的能力和水平，使得生产过程的智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策、智能维护水平不断提高。

从20世纪80年代起，在世界范围内逐步掀起一股“传感器热”，各先进工业国家都极为重视传感技术和传感器的研究、开发和生产，传感器及其系统生产已成为重要的新兴行业。西安航天自动化股份有限公司副总经理张建奇在接受《中国电子报》记者采访时表示，工业互联网发展过程中，为实现工业互联，必须构建完善的工业传感组网体系，因为工业互联网时代就是将机器、设备、人员、物料等通过云计算、大数据等新一代信息技术进行连接，同时进行数据的汇聚、处理、分析，并为工业的生产提供决策依据，最终提升制造业与工业企业的智能化水平。

因此，工业互联网时代，传感器是网络互联数据产生的根源，是工业互联网的神经末梢，为工业互联网全生态构建提供最基础的数据支撑。“如果我们将一个系统或者说是一个稍微智能的系统CYBER空间数据流动的闭环过程描述为‘状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升’的话，那么传感器就提供了数据的最前端即最初始的来源，为系统提供了数据支撑。”

“工业互联网和传感器是相辅相成、互促共进的关系。”中国电子信息产业发展研究院信息化与软件产业研究所工业互联网研究室徐靖提出，“传感器是工业互联网数据的采集入口，是工业互联网的基础和关键部件。工业互联网平台为传感器采集的数据提供了数据清洗、存储、交换以及价值挖掘的平台，促进数据在更大范围、更宽领域、更深层次应用。”

工业互联网对传感器提出新挑战

工业互联网的蓬勃发展，在给传感器带来巨大机会的同时，也对传感器提出了新的要求。

李维平认为，工业互联网发展从低级到高级具有明显的阶段性。不管是发展到哪个阶段，都离不开传感器的广泛应用。“工业互联网发展的不同阶段对传感器的要求不尽相同。以眼下的应用情况来说，传感器主要被企业用于工业互联网基础的数据收集与分析，随着工业互联网发展阶段的不断深入，未来对传感器的精度和相关技术的要求也会越来越高，主要体现在对灵敏度、稳定性、可靠性等方面的要求会更高。”李维平说。

张建奇进一步分析了工业互联网时代传感器的发展方向，他指出，传感器将向智能化、微型化、多功能、低功耗、高精度等方向发展。首先，工业互联网时代要求万物互联，这要求作为数据汇聚感知的传感器成本要低，只有低成本传感器才能真正实现万物互联。德国工业4.0之父孔翰宁也指出，低成本的传感器是实现工业4.0的必要条件。其次，在传感器低成本的要求下，还需要确保传感器感知精度符合工业场景要求，保证感知数据的精准度。再次，工业互联网时代对传感器功耗提出了较高要求，只有确保感知元器件功耗足够低，才能确保实现万物互联下感知终端节能降耗的目标。目前基于生物能、太阳能等供电的感知终端正在不断涌现，为工业互联网时代传感器发展提供了新的技术支撑点。最后，为确保工业互联网的数据安全可靠，目前越来越多的工业场景对传感设备数据安全可靠性提出了高要求。传感器高可靠性是工业互联网时代传感器发展面临的一大挑战，特别是近期频出的网络安全问题给传感器的安全特性提出了新课题。

此外，传统的传感器正加速升级为智能终端，为构建新的“端-边-云”架构打下基础。张建奇告诉记者，随着低成本传感器的大量接入，海量的数据随之产生。如果这些数据都不加处理直接发送到云端，将会对云端造成灾难性的后果。因此，传统的传感器正在加速升级为智能终端，经过边缘侧的优化与处理，将可靠可信的数据上传到云端。

徐靖认为，工业互联网对传感器的采集密度、运行条件、自主可控提出更高要求。在采集密度方面，工业生产中需要高频度、大通量、无损全时稳定的数据采集能力。在运行条件方面，与消费领域的传感器不同，工业领域的传感器需要具有耐高温和极寒、耐盐类腐蚀和酸碱性腐蚀、耐潮湿、耐飞沙走石和灰尘、耐剧烈振动和冲击，以及耐噪声的能力。在自主可控方面，当前我国传感器产业空心化严重，90%的高端工业传感器被国外厂商垄断，我国厂商大多处于中低端领域，存在数据安全风险。过去，数据泄露局限在一个厂房或一家企业，而在工业互联网全面互联的大背景下，数据泄露可能扩展到整个产业链，造成整个产业的经济利益损失。

新基建工业互联网建设进一步带动传感器发展

作为新基建的重要组成部分，工业互联网的建设，将对传感器产业产生全方位、深层次、革命性的影响，我国传感器产业将迎来前所未有的发展机遇。有数据表明，今年国内工业互联网市场预计将增长7%。

张建奇告诉《中国电子报》记者，在新基建工业互联网建设中，将重点增强工业现场设备互联网感知能力，加强底层设备关键数据信息采集力度，提高工业互联网底层神经末梢的感知灵敏度，这将推动传感器制造、设计开发、优化迭代等各阶段产业链的深度融合，促进传感器产业生态的快速成长，从而使传感器产业不断发展壮大，以便更好地推动工业互联网产业的高质量发展。

工业互联网的发展给我国传感器产业带来了巨大的市场，拉动了传感器需求上升。徐靖对《中国电子报》记者说：“我国传感器产业存在‘小、散、乱、弱’问题。我国传感器企业可以借此机会抓住市场机遇，提升企业实力，扩大产业规模。”

传感器产业链包括上游的元件、芯片、电路、微控制器、涂覆材料等企业，中游的封装和制造企业，下游的应用企业。徐靖认为，工业互联网作为全要素、全产业链、全价值链连接的枢纽，对促进传感器产业链上下游协同，形成产业合力，具有十分重要的推动作用。
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