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美国GE公司首先提出工业物联网这个概念。简单来说,就是通过万物互联的方法,将生产设备、产品、服务,通过云计算、大数据来分析,最后实现最优化解决方案。与此同时,德国推出了工业4.0的概念。互联工业4.0的核心同样是连接,把设备、生产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地联系在一起。只不过,德国的工业4.0少了云计算和大数据融合,更强调制造业的智能化。

我国工业物联网对传感器产业的影响

2014年,我国首次提出“中国制造2025”。到2025年制造业整体素质大幅提升,创新能力显著增强,全员劳动生产率明显提高,工业化和信息化融合迈上新台阶。

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目前,我国多数工业企业尚处于工业物联网1.0或向其迈进的过程中,少部分领先性企业在探索实践工业物联网2.0,个别企业开始研究布局工业物联网3.0。工业物联网发展的不同阶段对传感器要求差别也不同,传感器及传感系统产业企业同样需要准确定位,不仅要看到工业物联网发展给传感器产业发展带来的蓝海,更要挖掘有效市场,实现最终的产值和利润的最大化。

一方面,工业物联网给传感器企业带来新的发展机遇。另一方面,也对传感器提出了新的要求,主要体现在对灵敏度、稳定性、安全性等方面的要求会更高。工业物联网的普及使传感器无处不在,大量的使用要求传感器更加轻量化、低功耗、低成本,同时也更多要求网络化、集成化和智能化。

此外,工业物联网传感器应用涉及的范围更广,对传感器的数量及产业化的需求更大。目前,国内传感器产业还存在企业规模小、创新能力不足的问题,完全满足工业物联网的需求还有不少差距。最近爆发的中美贸易摩擦中对核心芯片的禁运,也给我们传感器及应用行业敲响了警钟。传感器和集成电路芯片一样,都属于高技术含量的关键零部件,如果国内企业不加大自主创新力度,未来也会面临类似的局面。

传感器在工业物联网的应用

现在,人们普遍理解的工业物联网,是使用传感器网络和机到机(M2M)通信的工业环境自动化。工厂自动化、楼宇自动化、智能电网和公共交通等,都是工业物联网的重要应用。今后,技术人员和维护人员将越来越多地使用各种终端设备收集和处理来自工业机械中集成的传感器发出的信息。

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1.工业环境/工地环境监测

工业环境的监测范围涉及到生态环境的方方面面,包括日常环境监测,如大气,水,电磁辐射和放射性监测等;同时还存在一些特殊的区域环境监测,如沙漠、高山和存在放射源等区域的监测。这些环境对传感器产品的灵活性、可靠性和安全性提出了高要求。

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2.智能电网

当前,全球能源、环境、气候变化等问题日益突出,世界各国纷纷把开发利用清洁能源作为能源发展与变革的重点。智能电网如今已经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。智能电网通过先进的传感测量技术、通讯技术、先进的控制方法和决策支持系统技术的应用,确保电力供应的安全性、可靠性和经济性。

43.智慧消防

智慧消防系统最基础的就是通过传感器监测消防自动报警主机及火灾探测器、手动报警装置、消防联动装置等设备实时状态,对高危重点区域及周边环境各种参数进行实时监测、收集与存储,包括压力、液位、温度、湿度等数据,形成监测预警历史数据库,同时为进一步数据分析提供数据支撑。

当传感参数数值超标,或视频中出现异常状况,警报器便进行声光报警,使各方能够直接掌握用户单位消防系统的健康状况及各类异常状态事件,从而主动实行监督管理及检测、维修、咨询指导等服务。

54.智能工业制造

将传感器网络技术应用到设备监控中,将有助于工业生产过程工艺的优化,可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。

目前,中国工业感测终端的数量保持着飞速增长的态势,2014年中国工业感测终端数量为7亿左右,预计伴随着中国制造2025的推行,到2020年,中国工业感测终端将突破20亿个。

同时,无线通信、功耗、微机电系统传感器驱动下的极端微型化,以及嵌入式计算方面的发展,也促成了面向苛刻工业环境的传感器网络的兴起。工业无线传感器网络产品企业生产线改造和IT设备升级改造,一直高速增长到2019年,并在未来一直保持上升趋势。