隨著信息技術(shù)的發(fā)展,傳感器作為信息產(chǎn)業(yè)的神經(jīng)觸角,將人們從“通信時代”帶入到“感知時代”硬拴。傳感器是數(shù)據(jù)采集的重要工具,是新技術(shù)革命和信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)搜澈,廣泛應(yīng)用于航天魁济、航空、國防乏傀、科技和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域孙已。以微機電系統(tǒng)技術(shù)為基礎(chǔ)的智能傳感器代表了傳感器的主要發(fā)展方向,其技術(shù)的進步不僅可以提高產(chǎn)品智能化水平,還可推動中國制造向中國智造的發(fā)展淋袖。
2010年以后鸿市,中國已經(jīng)成為工業(yè)制造的第一大國,但我們必須清醒的認識到中國制造業(yè)大而不強适贸、不可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)狀灸芳,問題主要集中在自主創(chuàng)新能力不強、產(chǎn)業(yè)價值偏低拜姿,經(jīng)營生產(chǎn)效率不高烙样、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理和產(chǎn)品質(zhì)量等方面。中國政府高度重視制造業(yè)的發(fā)展蕊肥,《中國制造2025》標(biāo)志著中國制造邁出了“由大變強”的第一步谒获,其中,智能制造被定位為中國制造的主攻方向壁却,與德國工業(yè)4.0批狱、美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)相對應(yīng)。工業(yè)和信息化部副部長毛偉明指出:"傳感技術(shù)應(yīng)同計算技術(shù)與通信技術(shù)一起合稱為信息技術(shù)領(lǐng)域的三大支柱展东。以傳感器為代表的感知制造業(yè)將是未來重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)赔硫,是信息系統(tǒng)的源頭,是實現(xiàn)自動化盐肃、智能化的核心估浴。"
傳統(tǒng)傳感器弊端凸顯
傳感器與中國制造聯(lián)系緊密。傳感器屬于基礎(chǔ)零部件锚倦,是工業(yè)的基石酒管、性能的關(guān)鍵和發(fā)展的瓶頸,其重要性不言而喻任咨。傳感器具有使用量大拌艳,應(yīng)用面廣的特點,在工業(yè)生產(chǎn)制造中起到了承上啟下的作用簇友。目前橙樟,在中國制造企業(yè)中,利用傳感器對數(shù)據(jù)進行采集肠豺、處理和傳輸已經(jīng)不是新鮮事阻洋,但是傳統(tǒng)的傳感器存在兩方面的問題:
1.性能方面
傳統(tǒng)傳感器基本屬于低端基礎(chǔ)類別,反應(yīng)較慢阵厨、精度不高、穩(wěn)定性差鹃壤、體積偏大惫谤、對惡劣工業(yè)場所(高溫、粉塵、潮濕溜歪、電磁干擾等)的適應(yīng)能力不強若专、能耗偏高、技術(shù)含量低和壽命偏短等問題蝴猪。而現(xiàn)代工業(yè)控制要確保生產(chǎn)設(shè)備高質(zhì)量和高效率的運行调衰,內(nèi)置的傳感器不僅要求能夠?qū)崿F(xiàn)通信,還要足夠精準(zhǔn)和穩(wěn)定自阱。在不同的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用場景中嚎莉,有的精密儀器或設(shè)備本身體積就很小,這也對傳感器微型化提出了更高的要求沛豌。
2.功能方面
傳統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集的過程中趋箩,只能采用相同的工作原理,以數(shù)據(jù)形式記錄物理變量加派,再將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至設(shè)備控制器叫确,無法實現(xiàn)在前端自動地、智能地收集叁渣、提供和分析海量的工業(yè)數(shù)據(jù)的功能玲装,更不能時刻與互聯(lián)網(wǎng)或云端進行信息互通。大數(shù)據(jù)分析作為實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)溯侦,它要求傳感器必須更智能化地運作墅糯,這對大數(shù)據(jù)和工業(yè)自動化融合至關(guān)重要,也是實現(xiàn)智能制造的突破口方数。
所以辞镇,傳統(tǒng)傳感器已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)的需求,傳感器向智能化發(fā)展勢在必行询烤。
智能傳感器的優(yōu)勢
智能傳感器的概念最早由美國宇航局在研發(fā)宇宙飛船過程中提出來忙甩,它是指具有信息采集、信息處理旷酗、信息交換揉罗、信息存儲等功能的多元件集成電路,是集成傳感器星嗜、通信芯片掷情、微處理器、驅(qū)動程序瘩将、軟件算法等于一體的系統(tǒng)級產(chǎn)品吟税。智能傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比,它具有對外界環(huán)境等信息進行自動收集姿现、數(shù)據(jù)處理肠仪、邏輯判斷、功能計算以及自診斷、自校準(zhǔn)异旧、自補償與自適應(yīng)的能力意述,擁有更高的精度、更好的穩(wěn)定性與更強的環(huán)境適應(yīng)能力吮蛹。一方面荤崇,智能傳感器通過更靈活的接口不僅可以在控制器層通信,而且能實現(xiàn)更高數(shù)據(jù)層的通信潮针,附加的數(shù)據(jù)或軟件系統(tǒng)接口讓傳感器可以執(zhí)行新的分析任務(wù)及新的功能术荤。這些能力可提高生產(chǎn)的靈活性、質(zhì)量然低、效率和透明度喜每。另一方面,由于增加了智能功能拘挖,智能傳感器提供的數(shù)據(jù)更加緊湊找鹅、實用,數(shù)據(jù)資源的利用效率也越高挑画,得到的數(shù)據(jù)處理結(jié)果也更加準(zhǔn)確轩从。在內(nèi)部對數(shù)據(jù)直接進行預(yù)處理、壓縮和濾波的智能傳感器能更好的滿足智能制造的要求猎肄。隨著應(yīng)用的深化發(fā)展融沟,智能傳感器正逐漸向微型化、數(shù)字化欠住、智能化浮烫、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化揉民、移動互聯(lián)網(wǎng)化等方向發(fā)展杆荐。
智能傳感器的應(yīng)用
在智能工廠里,無論是智能機器人鼎嫉,還是智能化生產(chǎn)線诉濒、自動化生產(chǎn)設(shè)備,它們的工作流程基本都是數(shù)據(jù)采集夕春、分析和處理未荒,很多工作都是由智能傳感器來共同協(xié)作完成的。智能傳感器不僅能夠提供生產(chǎn)控制的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)及志,還可以提供預(yù)警和狀態(tài)監(jiān)控片排,使現(xiàn)場設(shè)備透明并實時可控。 在漢諾威工業(yè)博覽會上速侈,ABB展示了一種智能傳感器划纽,通過該傳感器脆侮,每臺電動機的有關(guān)運行狀態(tài)信息和狀態(tài)參數(shù)都能夠迅速而準(zhǔn)確地被獲得,如振動勇劣、溫度或過載,同時可以測量能源消耗潭枣,精確度為10%比默,同時將數(shù)據(jù)無線傳輸至云服務(wù)器中,通過專門開發(fā)的軟件轉(zhuǎn)化為可用信息以便進行分析盆犁,為客戶提供電動機維護的信息和建議帅唬。設(shè)備管理者可以隨時通過智能手機或電腦檢查其電動機的運行狀態(tài),并可以根據(jù)實際需要進行計劃維護蘸腾,不再單純依靠計劃進行維護噪怜,避免計劃外的停機,延長運行時間鸟焊。預(yù)防性維護是一個非常重要的優(yōu)勢予售,因為在生產(chǎn)過程中停機一個小時就意味著數(shù)萬歐元的損失。
結(jié)語
智能傳感器的發(fā)展與制造業(yè)息息相關(guān)藕龄,智能傳感器發(fā)展水平已成為衡量一個國家是否具有國際競爭優(yōu)勢的重要標(biāo)志湿斩。為了實現(xiàn)中國制造業(yè)強國的目標(biāo),《中國制造2025》和《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動指南(2017-2019)》都對傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出明確要求削蕊,大力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端智能傳感器忧埠,為打造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺和實現(xiàn)智能制造夯實基礎(chǔ)。智能傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)重要感知器件元丈,必將成為推動中國制造發(fā)展強有力的驅(qū)動力坤乌。
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