传感器技术编辑整理

5月26日，2019中国国际大数据产业博览会在贵阳开幕。来自全球大数据行业的代表和嘉宾以“创新发展，数字告诉未来”为主题，共同探讨大数据行业的发展与合作。

在2019数博会“工业互联网与智能+”的高端对话中，中共党委常委、中国工程院院士余少华谈及原因在主旨演讲中推动工业互联网。他认为，总体而言，工业互联网网络、平台、安全三大体系的发展，对中国制造的国际地位和转型升级意义重大。未来我们的工业互联网会建立两个相关的工厂，不仅仅是实体工厂，还有实体工厂。这是一个智能工厂。从中国制造业来看，中国有220多种工业产品，居世界之首。我们应该是世界上最大的制造国。从趋势来看，未来十年，互联网将从消费领域转向制造领域。进步。在这一趋势的过程中，人、网络和事物都会发生巨大的变化。

工业互联网

通过工业资源的网络互联、数据交换和系统互通，制造原材料的灵活配置，制造过程的按需执行，制造过程的合理优化和制造环境的快速适应实现资源的高效利用，构建服务驱动的产业新生态。

基于机器、原材料、控制系统、信息系统、产品和人之间的网络互联，通过对工业数据的全面深度感知、实时传输和交换、快速计算处理和先进的建模与分析、运营优化和生产组织变更。

工业互联网最早的概念来自美国，由GE首先提出。我们知道，传统制造业的生产设备、产品生产、维修、追溯等大部分都是人工操作，严重依赖老工人的经验和判断，传承周期很长。

然后在工业互联网时代，通过万物互联的方式，通过云计算和大数据对生产设备、产品、服务进行分析，最终实现最优解，大大提高了生产效率制造业。第四次工业革命。因此，工业互联网和.0有很多共同点。然而，德国工业4.0 较少关注云计算与大数据的融合，更多的是关注制造业的智能化。

工业互联网是工业化国家过去几十年强大的技术积累与互联网相结合所产生的一种新战略、新的技术布局和对未来的新愿景。如果我们仅仅从互联网的角度来解读这些愿景和战略，是不够的。事实上，工业互联网有强大的技术支撑。

工业互联网平台参考架构

那么工业互联网现在在哪里？遗憾的是，工业互联网目前是行业的最高阶段，但也只是达到了工业物联网的阶段。也就是说，还有很长的路要走。感知是物联网的领先技术。确保物联网稳定运行，离不开众多感知技术的加持。传感器是最关键的技术之一。

传感器是工业互联网的基础和核心，是自动化智能装备的关键组成部分。工业互联网的蓬勃发展将为传感器企业带来巨大机遇。

工业互联网为传感器企业带来巨大市场

参考行业2.0、3.0、4.0、人工智能1.0、2. 0 工业互联网可分为三个阶段：工业互联网1.0，通过构建基于IP技术的网络连接系统，实现工厂IT网络与OT网络的连接，外部工厂和上下游企业，智能产品和用户的网络连接；工业互联网2.0，通过工业数据采集技术，实现产品、设备、原材料、产业链等详细数据的上传和聚合，为工业互联网平台和工业APP奠定基础；工业互联网3.0，通过人工智能和边缘计算技术，实现物理世界与数字世界的智能无缝连接。

我国大部分工业企业仍处于工业互联网1.0或向0迈进的过程中，少数龙头企业正在探索和实践工业互联网2.0，部分企业开始部署工业互联网3.0的研究。工业互联网发展的不同阶段对传感器有不同的要求。传感器及传感系统行业企业也需要精准定位，不仅要看到工业互联网发展给传感器行业发展带来的蓝海，还要挖掘有效市场以实现最终目标。产量和利润。

工业互联网一方面给传感器企业带来了机遇，另一方面也对传感器提出了新的要求，主要是在灵敏度、稳定性、鲁棒性方面。同时，工业互联网的普及让传感器无处不在，传感器的广泛使用要求轻量化、低功耗、低成本，以及对网络化、集成化、智能化的更多要求。

此外，工业互联网传感器的应用范围更广，对传感器数量和产业化的需求更大。目前楼宇自控传感器，国内传感器产业还存在规模小、创新能力不足的问题。仍然需要充分满足工业互联网的需求。有很多不同之处。近期中美贸易摩擦中的核心芯片禁运，也为我国传感器及应用行业敲响了警钟。传感器与集成电路芯片一样，是具有高科技含量的关键部件。如果国内企业不加大自主创新力度，未来也会面临类似的情况。

无线传感器网络

随着传感器、计算机、无线通信和微机电技术等技术的发展和融合，无线传感器网络（WSN）应运而生。无线传感器网络技术与当今主流的无线网络技术使用相同的标准——802.15.14，是一种新型的信息采集与处理技术。一项对社会生产和生活方式产生重大影响的重要技术。无线传感器网络集成了嵌入式计算技术、传感器技术、分布式信息处理技术和通信技术。

无线传感器网络系统（WSNS，）通常由传感器节点、汇聚节点和管理节点组成。

无线传感器网络通信架构

无线传感器网络的出现引起了全世界的广泛关注，被誉为21世纪最具影响力的技术之一；将改变世界的十大新技术之一；未来世界四大高科技产业之一。无线传感器网络技术即将进入工业互联网和工业测控领域。随着未来大部分工业仪器仪表和自动化产品中无线传输功能的集成，完成了从有线到无线的过渡。

典型的工业无线传感器网络

工业无线传感器网络示意图，核心部分为低功耗传感器节点（可长期由电池供电，太阳能电池，或风能、机械振动发电等）、网络路由器（具有网状网络路由功能）和无线网关（将信息传输到工业以太网和控制中心，或通过 联网）。

工业自动化领域的老牌巨头，如GE等，已经推出了各种工业无线传感器网络产品和系统，国内多家研究机构和大公司也在进行相关研究。

传感器网络在工业互联网中的应用

工业互联网现在通常被理解为使用传感器网络和机器对机器 (M2M) 通信实现工业环境的自动化。

市场分析公司 Nano 于 2014 年 11 月发布的《工业互联网传感器市场》报告将工厂自动化、楼宇自动化、智能电网和公共交通作为工业互联网的应用，并预测到 2019 年，该传感器行业将每年消耗超过 200 亿美元。未来的技术人员和维护人员将越来越多地使用功能强大的平板电脑来收集和处理来自集成在工业机械中的传感器的信息。

1、工业环境监测

工业环境监测范围涉及整个生态环境的方方面面，包括日常环境监测，如大气、水、电磁辐射、放射性监测等；还有一些特殊的区域环境监测，如沙漠、山区和放射源等地区的监测。这些环境对传感器产品的灵活性、可靠性和安全性提出了很高的要求。

无线传感器网络产品可以突破传统的监控方式，在满足灵活性、可靠性和安全性的同时，降低工业环境监控的成本，也大大减少了传统监控的繁琐过程。对研究数据的随机访问提供了便利。随着人们对工业环境的关注度越来越高，需要采集的环境数据也越来越多，无线传感器网络产品的需求将逐渐扩大。

2、智能电网

当前，全球能源、环境、气候变化等问题日益突出，世界各国都将清洁能源的开发利用作为能源发展和转型的重点。智能电网现已成为物联网技术的重要应用之一，也是电网发展的必然趋势。智能电网通过应用先进的传感与测量技术、通信技术、先进的控制方法和决策支持系统技术，确保供电的安全、可靠和经济。

为了让智能电网继续运行，设备安全成为关键问题。由于电网设备长期处于高压、大电流等工作状态，同时面临雷雨等极端自然环境的威胁，对设备实施智能监控显得尤为重要。无线传感器网络产品可以远程监控电网设备，了解设备的工作状态，并将数据传输到控制中心，对设备进行统一管理。同时，实时监控也提高了维护效率。随着智能电网计划的推进，对电网设备智能监控的需求形成了无线传感器网络产品的巨大市场。

3、数字油田

经济发展和社会需求的不断扩大，加速了油井数量的快速增长，油田开发的整体范围也在不断扩大。因此，油田生产、管理、运营智能化已成为发展趋势，数字化油田应运而生。

在油田数字化过程中，无线传感器网络产品可以实现对油井环境和井口设备的实时监测，将工作现场的设备状态、环境参数等重要信息传输到控制中心，并发送必要时发出警报和安排。日程。随着无线传感器网络产品在油田的深入推广和广泛示范，数字油田的数量将逐渐增加，无线传感器网络产品的市场需求将呈现快速增长的趋势。

4、智能工业

我国工业制造业正面临新一轮工业革命的机遇。制造企业利用物联网技术转型升级的需求十分迫切。信息技术企业也在积极以物联网技术为突破口，快速进入工业领域。渗透。以智能为核心的工业4.0的提出，符合物联网技术融入工业领域的趋势，未来市场发展潜力巨大。智能制造的核心之一是工业过程的智能监控。

将无线传感器网络技术应用于智能监控，有助于优化工业生产过程，同时提高产线过程检测、实时参数采集、生产设备监控的能力和水平，以及材料消耗监测。过程的智能监控、智能控制、智能诊断、智能决策和智能维护水平不断提高。随着物联网的快速发展和工业4.0的进一步推进，以智能化为核心的工业过程控制将快速发展，这将带动基于无线的工业过程监控系统解决方案的市场需求传感器网络技术。 .

工业无线传感器网络产品快速增长的主要原因是随着整个物联网生态环境的成熟，工业物联网也得到了政府的缓慢发展。我国工业传感终端数量保持快速增长态势。 2014年，我国工业传感终端数量约为7亿台。预计随着中国制造2025的实施，到2020年，中国工业传感终端将超过20亿台。 .

同时，无线通信、功耗、极端小型化（MEMS 传感器是驱动力之一）和嵌入式计算的发展推动了用于恶劣工业环境的无线传感器网络的兴起。工业无线传感器网络产品在“中国制造2025”倡议的推动下，随着企业产线改造和IT设备升级，将持续快速增长至2019年，并保持上升趋势。

工业互联网领域的传感器不仅是硬件，也是数据的创造者和服务的创造者。