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    工業4.0將無處不在的傳感器形成一個智能網絡

    發表時間:2017-10-16 文章出處:人氣:-

    “工業4.0”最核心的方面是智能化制造,不管網絡化還是數字化,最前端都將是智能化,但所有的這些都將離不開傳感器。那么國內的傳感器有著哪些種類,它們是怎樣操作的,有著怎樣的市場應用呢?請看下面詳細講解。


       工業4.0是什么?工業4.0將無處不在的傳感器、嵌入式中端系統、智能控制系統、通信設施通過CPS形成一個智能網絡。通過這個智能網絡,使人與人、人與機器、機器與機器、以及服務與服務之間,能夠形成一個互聯,從而實現橫向、縱向和端到端的高度集成。

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      傳感器是一種檢測裝置,能感受到被測量的信息,并能將檢測感受到的信息,按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。實質上,傳感器就是工業4.0的重要硬件之一。

      工業4.0的軟件有工業物聯網、工業網絡安全、工業大數據、云計算平臺、MES系統、虛擬現實、人工智能、知識工作自動化等;硬件是工業機器人(包括高端零部件)、傳感器、RFID、3D打印、
    機器視覺、智能物流(AGV)、 PLC、數據采集器、工業交換機等。

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      目前對傳感器尚無一個統一的分類方法,但比較常用的有如下三種:按傳感器的物理量分類,可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器;按傳感器工作原理分類,可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器;按傳感器輸出信號的性質分類,可分為:輸出為開關量(“1”和“0”或“開”和“關”)的開關型傳感器輸出為模擬型傳感器輸出為脈沖或代碼的數字型傳感器。


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      目前中國的傳感器產品已由過去的少數品種擴展到光敏、熱敏、力敏、電壓敏、磁敏、氣敏、濕敏、聲敏、射線敏、離子敏、生物敏等各種傳感器,以及變送器、二次儀表等多種類、多形式產品,與國外研制領域相當。多學科、多種高新技術的交叉融合,推動了新一代傳感器的誕生與發展。


      “工業4.0不管網絡化還是數字化,最前端都將是智能化,但所有的這些都將離不開傳感器,就像一個人一樣,眼睛其實就是視覺傳感器,鼻子是嗅覺傳感器,而皮膚就是觸覺傳感器,正因為人有著這么多智能化的器官,人類才是高等智慧化的動物。除此,人還有執行器,如手、腿,包括眨眼、撇嘴這種動作,都是某些組織通過神經傳輸給大腦,大腦將這些數據進行計算和處理然后在指示給器官,器官才能做出各種動作和行為。


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      在整個控制理論里,所有的控制實現都是要經過前端的感知,雖然有些系統屬于預先性的設置,但是預先性的設置和條件式的反應完全是兩回事,在智能化方面也是兩個性質的。

      

      在智能化方面,傳感器的角色就是這種關鍵性的,沒有了感知,智能化將無從體現。如果整個系統都是很多經驗性或者預測性的,這里面首先就需要超大數據的支撐,另一面在實際情況中各種變化都是新的,不可能先有一種預先對其準確無誤的預測,這就會給實際的生產造成某種隱患。


      那么傳感器的工作原理是怎樣的呢?傳感器工作原理主要是物理傳感器的物理效應,諸如壓電效應,磁致伸縮現象,離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉換成電信號。

     

      在整個工業4.0過程中,傳感器也可以說需求巨大,市場廣闊,應用廣泛。國內傳感器行業大致可劃分成三大塊,物理傳感器,化學傳感器,生物傳感器。在中國市場內,傳感器行業就是一個朝陽產業,因為不管是德國的工業4.0,還是中國的工業2025,具體到物聯網、智能汽車、智能家具,這些的前端核心都是傳感器。

     

      從2011年開始至2015年,傳感器的應用總體基本上是穩步增長的趨勢。隨著數據量的增大,集成了處理器的智能傳感器將成為今后的重要發展方向。


      汽車的發動機管理系統其采用各種傳感器,是整個汽車傳感器的核心,種類很多,包括溫度傳感器、壓力傳感器、位置和轉速傳感器、流量傳感器、氣體濃度傳感器和爆震傳感器等。這些傳感器將發動機吸入空氣量、冷卻水溫度、發動機轉速與加減速等狀況轉換成電信號送入控制器,控制器將這些信息與儲存信息比較、精確計算后輸出控制信號。發動機管理系統不僅可以 精確控制燃油供給量,以取代傳統的化油器,而且可以控制點火提前角和怠速空氣流量等,極大地提高了發動機的性能。


      據市場研究公司TransparencyMarketResearch測算,這類智能傳感器的銷售額可能會以每年10%的速度遞增,到2018年有望達到69億美元。對于未來智能傳感器的發展,WinterGreen公司給出了充滿希望的預測,集成處理器的智能傳感器將在2019年達到2.8萬億個,遠遠高于2013年的6500萬個。

      傳感器作為21世紀最具影響力和發展前景高新技術,正引起國內外電子信息界的高度重視。同時,工業4.0熱潮襲來也讓國內行業人士懂得抓住機遇,抓住工業4.0帶來的機遇從而推進傳感器的發展。


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