工業無線傳感器網絡產品發展現狀及趨勢
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日期:2016-08-17 12:17:20來源:物聯中國 點擊:697
核心提示:隨著我國物聯網、大數據、云計算等新興領域的持續帶動,傳感器在智能手機、可穿戴設備、工業自動化設備、汽車電子等整機產品中的應用更為廣泛,不斷拉升我國傳感器產品的市場規模。

       隨著我國物聯網、大數據、云計算等新興領域的持續帶動,傳感器在智能手機、可穿戴設備、工業自動化設備、汽車電子、環保檢測與治理、醫療器械、智能家電等整機產品中的應用更為廣泛,不斷拉升了我國傳感器產品的市場規模。

       一、工業物聯網發展現狀及發展因素

       自2009年我國第一次提出“感知中國”戰略起,物聯網產業開始進入了高速發展的快車道。經過十多年的發展,物聯網產業已經成為我國戰略性新興產業的重要組成部分,通過新一代信息技術的高度集成和綜合運用,對改造傳統產業,促進傳統產業轉型升級,以及加速新一輪產業變革和經濟社會綠色、智能、可持續發展具有重要意義。“十三五”期間,工信部將推動物聯網規模應用,推進物聯網在消費領域的應用創新,以及加快物聯網與工業、能源、環保等領域的深度融合。

       目前,我國物聯網發展與全球同處于起步階段,初步具備了一定的技術、產業和應用基礎,呈現出良好的發展態勢。據賽迪顧問數據統計,2015年我國整個物聯網產業的銷售收入超過7500億元,預計到2020年,我國物聯網規模將突破17000億元。

       目前,工業作為物聯網的重要應用領域,正處于智能轉型的關鍵階段。工業和信息化部部長苗圩提出,“十三五”時期是我國制造業提質增效、由大變強的關鍵期。實現“數字化、網絡化、智能化”制造,是制造業發展的新趨勢,也是新一輪科技革命和產業變革的核心所在。工業物聯網融合了“數字化、網絡化、智能化”的趨勢需求,通過將傳感器嵌入裝配到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、油氣管道等各種工業設備中,實現物聯網與工業過程的有機融合,從而大幅提高生產制造效率,改善產品質量,并降低產品成本和資源消耗,將傳統工業提升到智能工業。

       2015年我國工業物聯網規模達到1475.6億元,在整體物聯網產業中的占比由2014年的18%上升至19.6%。在政策的推動下,預計2020年,工業物聯網在整體物聯網產業中的占比將達到25%,規模將突破4300億元。

       未來幾年我國工業物聯網的整體規模一直保持著接近25%的增長勢頭,制造企業提升自身競爭力是推動工業物聯網發展的主要原因。我國企業目前多處于工業2.0與3.0的邊緣,成本控制、生產效率和流程管理等方面水平較低,需要提升的空間還很大。物聯網技術為信息化和工業化融合創造了一個結合點,使得信息化進程和工業化進程不再獨立進行,而是兩者在技術、產品、管理等各個層面相互交融,以信息化帶動工業化,以工業化促進信息化,幫助企業進行生產流程、組織管理和服務升級等方面的改造,進而提升企業在市場中的競爭力。

       同時,政策因素有力地推動了工業物聯網的發展。隨著工業4.0戰略在全球范圍的推進,智能工業逐漸變成各國的焦點。在鼓勵節能減排和綠色環保的大背景下,從2009年基于物聯網的“感知中國”命題的提出,到2012年工業和信息化部發布的《物聯網“十二五”發展規劃》,再到2015年李克強總理簽批的中國版“工業4.0”規劃《中國制造2025》,我國工業物聯網的發展具備良好的政策環境。

       二、工業傳感器發展現狀及未來趨勢

       我國物聯網技術已經融入到了紡織、冶金、機械、石化、制藥等工業制造領域。目前在工業領域已經可以做到用互聯網監控并管理生產鏈、物資供應鏈。其中傳感器在工業自動化過程中極為重要,扮演著為物理世界和控制系統提供信息連接的重要角色。在工業過程控制中,計算機技術已經相對成熟,需要采集的信息正在不斷增加,生產過程要求大量的各類傳感器,如壓力傳感器、熱敏傳感器、光敏傳感器、氣體傳感器、濕敏傳感器和磁敏傳感器等,把大量非電量的物化參數轉化成電信號控制信息,以滿足各個工業過程中的自動化和智能化的發展需求。如今,使用數量較多的有壓力、位移、加速度、角速度、溫度、濕度和氣體傳感器。

       隨著我國物聯網、大數據、云計算等新興領域的持續帶動,傳感器在智能手機、可穿戴設備、工業自動化設備、汽車電子、環保檢測與治理、醫療器械、智能家電等整機產品中的應用更為廣泛,不斷拉升了我國傳感器產品的市場規模。其中,2015年,帶有芯片的傳感器在工業領域的應用規模達到160.7億元,約占傳感器市場規模的14%。

       未來幾年,信息技術在工業領域的全面應用將會促進工業傳感器市場規模的迅速增長。“中國制造2025”的提出會促進企業全面智能化改造,加快產品更新換代,提高產品技術含量,逐漸縮短國內與國際先進水平的差距,在生產設備、工業環境和流程管理等部分中融入傳感器、微處理器、PLC和數字通信接口等現代信息技術,提高產品的數字化、智能化和網絡化的程度,進而提高產品的技術含量和附加價值,最終實現我國制造企業競爭力的提高以及整體工業水平的提高。由此可見,傳感器在工業領域將會有廣闊的應用前景。

       然而,傳統的傳感器在工業領域依舊存在著一些局限性:與總線相連的傳感器代價昂貴,傳感器組網的開銷成本巨大;在人力難以靠近的危險區域布線困難;不同類型的傳感器和控制系統的軟硬件之間協議不兼容。

       在此背景下,隨著無線傳感器網絡技術的發展與成熟,無線傳感器網絡產品開始憑借自身獨特的優勢,開始逐步替代傳統有線傳感器產品,并滲入到工業領域的各個環節,成為市場上的新興熱點。無線傳感器與傳統有線傳感器相比存在,其優勢主要體現在以下幾個方面:

       1、無線傳感器具有較高的靈活性,適用于有移動需求但不方便布線的情況,如起重機、移動裝瓶設備、交通行業、自動引導車輛系統和單軌輸送機等。

       2、無線傳感器具有較高的可靠性。無線傳感器可以避免運動帶來的損傷,如長拖鏈所帶來的導線彎折、旋轉運動導致電纜線的扭曲折斷等。同時,排除了有線網絡中由連接器引起的故障因素。

       3、無線傳感器具有較高的安全性。隨著技術的發展和新威脅的不斷出現,安全維護的升級能力是必不可少的。新的加密策略和隱蔽的數據傳送預示著無線的安全級別將超過有線系統。另外在一些危險的極端環境,如不方便布線的爆破場合,無線傳感器可以保障人員安全。

       4、無線傳感器可以大幅度減少人員工作量。受橋梁、河流、山川等地勢影響,在線纜無法任意搭建的地方,無線傳感器可以減小人力成本和工程周期。故障出現時,無線傳感器檢修點較為集中,可以消除以往沿線巡查的繁瑣事務。

       5、無線傳感器成本低廉。無線傳感器相對于有線傳感器安裝、維護、故障診斷和升級配線費用具有明顯的成本優勢。

       如今,現代化工業生產向著大型、快速、高效、低耗和環保的方向發展。隨著信息技術的發展,生產的智能化和業務流程的智能化是整體智能化的前提,企業紛紛開始實施生產線的改造以及IT設備的升級改造來實現企業內部的互聯網化,最終實現新一代信息技術與制造業深度融合,形成新的生產方式、產業形態和商業模式。無線傳感器憑借其靈活、安全、可靠、便捷以及低成本優勢,將在未來企業智能化生產中發揮特殊的作用。

       三、工業無線傳感器網絡產品發展現狀及趨勢

       工業無線傳感器網絡產品為系統級產品,即包括現場無線傳感器、數據轉發網關和監控主機等在內的整體解決方案。因具有成本低、范圍大、布設靈活、移動支持等特點,工業無線傳感器網絡產品在力學參數檢測、工業監控、智能電力、礦山安全、醫療健康、環境監測等行業的應用一直廣受重視;與此同時,工業無線傳感器網絡產品也面臨著延長節點工作時間、增加通信距離、小型化、標準化等技術挑戰和尋找應用場景等市場挑戰。

       隨著工業無線傳感器網絡技術的不斷成熟,以及市場需求的不斷提升,工業無線傳感器網絡產品對傳統工業傳感器替代效果不斷提升。2015年,我國工業無線傳感器網絡產品在工業傳感器市場中的占比約為4.9%,規模達到7.8億元。到2020年,我國工業無線傳感器網絡產品在工業傳感器市場中的占比將達到為11.7%,市場規模預計達到36億元,年復合增長率高達35.8%,市場前景廣闊。

       從有線網絡到無線網絡的變化將加速無線傳感器網絡的成長,透過無線傳感器網絡可接觸到比有線網路更廣泛、更彈性化以及可擴展的多元應用。隨著近幾年無線傳感器網絡技術的飛速發展,越來越多的無線傳感器網絡產品開始投入使用。目前無線傳感器網絡產品主要用于檢測和監測兩部分市場。

       無線傳感器網絡產品在檢測市場主要應用于國防研究、高校、專業科研及檢測機構和大型裝備制造幾個領域。在這幾個檢測領域中,無線傳感器網絡產品相對于有線產品具有成本低,靈活性高和應用情景廣等顯著特點,無線替代有線的發展趨勢已逐步顯現。國防產品需要進行大量的試驗和測試以確保產品的精確性和穩定性,因此對測試國防產品的傳感器提出了高可靠性的要求。近幾年,國家開始實施越來越多的國防重大工程,并致力于逐步實現自主可控,再加上更換頻率高,對檢測傳感器的需求也正在逐步擴大;如今,我國已經具有一定規模的高校數量和較為完整的人才培養體系,但與國外相比,教學設備還存在差距。同樣,我國的科研院也存在著實驗設備相對落后的問題。未來隨著我國教育產業的發展,相關教學設備和實驗設備的采購需求會快速擴大,檢測傳感器的市場前景較為廣闊;我國正在加大檢測行業的發展力度,基礎設施建設如公路、鐵路和橋梁等工程的檢測需求在持續增長,使得專業的科研和檢測機構對檢測傳感器的需求增加;隨著智能制造的發展,我國對高端大型裝備的需求也越來越多。測試裝置可以有效的減少產品研發周期,提高產品質量,減低產品成本。檢測傳感器已經慢慢成為大型裝備制造企業在產品研發過程中測試產品穩定性需求,因此檢測傳感器在大型裝備制造領域的市場規模將呈現上升態勢。

       無線傳感器網絡產品在監測市場主要應用于以下幾個領域:

       1、工業環境監測

       工業環境的監測范圍已經涉及到整個生態環境的各個方面,包括日?;肪臣嗖?,如大氣,水,電磁輻射和放射性監測等;同時還存在一些特殊的區域環境監測,如沙漠、高山和存在放射源等區域的監測。這些環境對傳感器產品的靈活性、可靠性和安全性提出了高要求。無線傳感器網絡產品可以突破傳統的監測方法,在滿足了靈活性、可靠性和安全性的同時,為工業環境的監測降低了成本,同時也大幅度縮減了傳統監測的繁瑣流程,為隨機性的研究數據獲取提供了便利。隨著人們對于工業環境的關注程度越來越高,需要采集的環境數據也越來越多,對無線傳感器網絡產品的需求將逐步擴大。

       2、智能電網

       當前,全球能源、環境、氣候變化等問題日益突出,世界各國紛紛把開發利用清潔能源作為能源發展與變革的重點。智能電網如今已經成為物聯網技術的重要應用之一,也是電網發展的必然趨勢。智能電網通過先進的傳感測量技術、通訊技術、先進的控制方法和決策支持系統技術的應用,確保電力供應的安全性、可靠性和經濟性。為了使智能電網的持續運營,設備安全保障已經成為了關鍵問題。由于電網設備長期處于高電壓、大電流等工作狀態,同時面臨雷雨等極端自然環境的威脅,對設備實施智能監控顯得尤為重要。無線傳感器網絡產品可對電網設備進行遠程的監控,了解設備的工作狀態,并將數據傳輸到控制中心,對設備進行統一管理,同時實時監控也提高了維護效率。隨著智能電網計劃的推進,對電網設備的智能化監控需求形成了巨大的無線傳感器網絡產品市場。

       3、數字化油田

       經濟發展與社會需求的不斷擴大加速了油井數量的迅速上升,油田開發整體范圍也呈擴大趨勢。因此,油田生產、管理與經營的智能化將成為發展趨勢,數字化油田應運而生。在油田的數字化過程中,無線傳感器網絡產品可以對油井環境和井口設備實現實時監控,將工作現場的設備狀態,環境參數等重要信息傳到控制中心,在必要時刻即刻發出警報并安排調度。隨著無線傳感器網絡產品在油田的深入推廣和廣泛示范,數字化油田的數量也將逐漸增加,無線傳感器網絡產品的市場需求將呈現高速增長的態勢。

       4、智能工業

       我國工業制造業正面臨新一輪產業革命的契機,制造企業利用物聯網技術進行改造升級的需求十分迫切,信息技術企業也在積極借助物聯網技術,以其為突破口迅速向工業領域滲透。以智能化為核心的工業4.0的提出,契合了物聯網技術向工業領域融合的趨勢,未來市場發展潛力巨大。智能制造中的核心之一是工業過程的智能監測。

       將無線傳感器網絡技術應用到智能監測中,將有助于工業生產過程工藝的優化,同時可以提高生產線過程檢測、實時參數采集、生產設備監控、材料消耗監測的能力和水平,使得生產過程的智能監控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護水平不斷提高。隨著物聯網的快速發展和工業4.0的進一步推進,以智能化為核心的工業過程控制將得到快速發展,進而拉動對基于無線傳感器網絡技術的工業過程監測系統解決方案的市場需求。

       工業無線傳感器網絡產品飛速增長的主要原因是隨著整個物聯網生態環境的成熟,工業物聯網也由政府主導開始慢慢發展。中國工業感測終端的數量保持著飛速增長的態勢,預計伴隨著中國制造2025的推行,到2020年,中國工業感測終端將突破20億個。同時,無線通信、功耗、極端微型化(驅動力之一是MEMS傳感器)以及嵌入式計算方面的發展,也促成了面向苛刻工業環境的無線傳感器網絡的興起。工業無線傳感器網絡產品會隨著“中國制造2025”的提出所帶動的企業生產線改造和IT設備升級改造一直高速增長到2020年,并長期保持上升趨勢。

出處:物聯中國
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