|
前言 如果說物聯(lián)網(wǎng)（IoT）是以人為中心，通過物與物之間的互動和連接，增強人類對周圍環(huán)境的感知和響應(yīng)，那么工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）中的通信則是面向機器的，它橫跨各種不同的市場和應(yīng)用，主要場景包括監(jiān)視類應(yīng)用和自動化應(yīng)用�？梢哉f，IIoT影響著整個產(chǎn)業(yè)價值鏈，是智能制造的必然要求。 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)之所以重要，主要是因為它有助于管理者更快更好地做出決策。同時，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)所能帶來的變化與許多企業(yè)正在進行的數(shù)字化轉(zhuǎn)型密切相關(guān)。 那么，哪些行業(yè)正在采用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)呢？總體來看，目前制造業(yè)、零售業(yè)、公用事業(yè)和運輸業(yè)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用較普遍的行業(yè)。 ● 在制造業(yè)，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可以讓制造商更好地了解生產(chǎn)線的運行情況，并提前預(yù)知機器在何時需要維修，從而減少意外停機的情況發(fā)生。 ● 在公用事業(yè)方面，借助工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，管理者能隨時監(jiān)控遠程設(shè)備的運行狀況，大大降低了人工巡檢成本。 ● 對零售商來說，有了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，供應(yīng)鏈、運輸過程等一切信息盡在掌握中。 除去上面這些我們耳熟能詳?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域，醫(yī)療保健和政府部門接下來將有可能成為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用大戶。 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場究竟有多大？ 根據(jù)IDC的分析和預(yù)測，2019年全球物聯(lián)網(wǎng)的支出達到7,450億美元，高于2018年的6,460億美元，這一數(shù)據(jù)在2022年可能達到1萬億美元。如果按技術(shù)類型劃分，IDC表示2019年物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的支出將占其中的2,580億美元，硬件支出緊隨其后，為2,500億美元，其中超過2,000億美元的支出用在了傳感器上面。 另據(jù)MarketsandMarkets的預(yù)測，到2025年，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場將從2020年的773億美元增長至1,106億美元，年復(fù)合年增長率為7.4%。半導(dǎo)體和電子設(shè)備的技術(shù)進步、云計算平臺的大量使用、IPv6的標準化以及各國政府對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)研發(fā)活動的支持等因素將進一步推動工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對傳感器市場影響有多大？ 談起工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，它的三個主要的基礎(chǔ)設(shè)施組件最容易被大家提出來，那就是傳感器、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)分析。然而，每一個組件分析起來都要花費很長的篇幅，今天我們就把討論內(nèi)容主要放在傳感器上面。 根據(jù)項目的不同，傳感器可以是攝像機，也可以是溫度計或運動傳感器等。所有這些傳感器將產(chǎn)生大量的實時數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)的快速分析，就可以迅速做出有利于提高企業(yè)效率的決策。市場分析機構(gòu)Gartner預(yù)測，2019年將有142億臺聯(lián)網(wǎng)設(shè)備投入使用；到2021年，總數(shù)將達到250億臺。這些聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無一不需要配備相應(yīng)的傳感器。其中，制造業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)的接受度相對較高，從系統(tǒng)裝配線到測試和檢測，越來越多的傳感器被用于制造業(yè)的各種應(yīng)用。 
圖1：IoT在制造業(yè)中的重要性最高（圖源：Dresner Advisory Services） 物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場的一些主要參與者包括Bosch、Texas Instruments、TDK InvenSense、TE Connectivity、Broadcom、NXP Semiconductors、STMicroelectronics、Infineon Technologies、ADI、Omron、Honeywell以及Murata等，這些企業(yè)在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展中獲益頗多。 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中有哪些關(guān)鍵傳感器？ 數(shù)據(jù)是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實施的關(guān)鍵，傳感器對于整個生態(tài)系統(tǒng)的智能化至關(guān)重要。為了滿足現(xiàn)代工廠中各種各樣的應(yīng)用目的，需要配備多種傳感器，光學(xué)、溫度、運動、位置、視覺等是最常見的傳感器類型。下面重點介紹工業(yè)自動化解決方案所需的幾種傳感器類型。 ● 煙霧傳感器：該傳感器問世時間很長，在物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)自動化解決方案中創(chuàng)造了很多有趣的應(yīng)用案例，如暖通空調(diào)、建筑工地監(jiān)控以及火災(zāi)和煤氣泄漏幾率較高的工業(yè)裝置。當煙霧傳感器與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案集成后，即使是最輕微的氣體泄漏或輕微的火災(zāi)事件也能被及時發(fā)現(xiàn)。 ● 接近傳感器：它們最常見于汽車保險杠上，以在即將發(fā)生碰撞時提醒駕駛員。接近傳感器在零售業(yè)也有應(yīng)用，當顧客走近產(chǎn)品時，該顧客會被告知折扣。 ● 紅外傳感感：紅外傳感器基本上是用來偵測人類的存在，已廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，但在過去幾年里，與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案相結(jié)合的紅外傳感器也在其他行業(yè)得到應(yīng)用，現(xiàn)在它們已被廣泛部署在電子、化學(xué)和醫(yī)療保健行業(yè)。Murata、Melexis、已并入Renesas Electronics的Intersil等是為數(shù)不多的可以提供工業(yè)中使用的物聯(lián)網(wǎng)紅外傳感器的企業(yè)。 ● 壓電傳感器：當與物聯(lián)網(wǎng)解決方案集成時，壓電傳感器可以實時發(fā)送與壓力變化相關(guān)的數(shù)據(jù)。利用這些傳感器，我們可以開發(fā)一個工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，用來監(jiān)測壓力關(guān)鍵設(shè)備，如鍋爐、水系統(tǒng)、航空航天、石油鉆井系統(tǒng)等。 ● 運動傳感器：它能感知設(shè)備的運轉(zhuǎn)速度、加速度、旋轉(zhuǎn)角度、位移等信息，比如在精密有感伺服電機控制中需要用到的磁阻傳感器。這些信息對于機器設(shè)備操控的精確性和效率至關(guān)重要。 ● 溫度傳感器：溫度傳感器是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中應(yīng)用最廣泛的傳感器之一。在許多行業(yè)中都能找到它們的使用案例，其中包括制藥、生物技術(shù)和其他溫度監(jiān)控至關(guān)重要的行業(yè)。 ● 光學(xué)傳感器：光學(xué)傳感器的底層技術(shù)使其能夠監(jiān)測任何種類的電磁輻射，即光、電和磁場等。電信、電梯、建筑、醫(yī)療、安全系統(tǒng)都是光學(xué)傳感器的工業(yè)自動化應(yīng)用。比如Vishay的VCNL4020X01和TCPT1600X01就是專為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計的光學(xué)傳感器。 ● 圖像傳感器：圖像傳感技術(shù)在醫(yī)療保健、交通運輸?shù)仍S多行業(yè)實現(xiàn)革命性的工業(yè)自動化過程中起到了推動作用。在醫(yī)療行業(yè)，圖像傳感器可以用來測量心跳和血壓，通過讀取一整天的血壓變化，有助于預(yù)防心血管疾病的發(fā)生。在運輸行業(yè)，圖像傳感器通過提醒同一軌道上接近的列車司機來防止列車相撞。Omron在物聯(lián)網(wǎng)中實現(xiàn)圖像傳感技術(shù)并且成果顯著的企業(yè)。 ● 視覺傳感器：機器視覺的發(fā)展使得光學(xué)攝像頭在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛。尤其是隨著機器人的應(yīng)用，建立3D視覺信息的需求會越來越普遍，所以飛行時間（ToF）光學(xué)傳感器等能夠獲取“深度”數(shù)據(jù)的技術(shù)也會迎來嶄新的發(fā)展機遇。
圖2：60GHz毫米波傳感器有助于實現(xiàn)邊緣智能化（圖源：TI） ● 超聲波/毫米波傳感器：在光線較暗、視覺傳感器受限的情況下，超聲波傳感器通過監(jiān)聽從對象上反射回來的回波可對視場中的物體進行探測，在避障應(yīng)用中這是一種成熟且成本效益突出的方案。近年來，隨著毫米波雷達技術(shù)的發(fā)展，基于毫米波的感知和探測方案越來越被工業(yè)企業(yè)所接受。盡管毫米波傳感器目前的成本仍然較高，但是其可以測量物體速度、角度和位置等更豐富的信息，這些優(yōu)勢無疑將加速它的普及應(yīng)用。 上述傳感器并不是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中所需傳感器的全部，許多其他傳感器正在廣泛部署在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案中，其中許多能夠測量其他參數(shù)的傳感器正在開發(fā)中。物聯(lián)網(wǎng)無疑是工業(yè)自動化的未來，其潛力在很大程度上取決于傳感器的有效性、高效性和智能性；從傳感器的角度來看，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展無疑也為其高速發(fā)展提供了豐厚的“紅利”，如何把握住這一機遇，至關(guān)重要。 文章來源：貿(mào)澤電子 作者簡介：M博士 |
