Bringing IoT intelligence closer to IoT sensors
來源：物联网空间站 作者：喵喵
感測器是物聯網的「五官」，是用於採集各類資訊，並轉換為特定信號的器件，也是科學技術發展的重要標誌，與通信技術、電腦技術構成資訊產業的三大支柱。近年來，伴隨著技術的整合化趨勢，感測器逐步走向模組化、微型化。
由於世界各國普遍重視對感測器投入研發，以及市場對感測器需求的增加，近年全球感測器市場保持穩步成長。2017年，全球感測器市場規模突破2000億美元，達2075億美元，增速達14.7%。
從市場分布來看，目前全球感測器研製生產單位超過6500家。美國、歐洲、俄羅斯各自從事感測器研究和生產廠家1000餘家，日本有800餘家。
但GE感測器、愛默生、西門子、博世、意法半導體、霍尼韋爾、ABB、日本橫河、歐姆龍、施耐德電氣、E+H等美國、日本、德國的幾家龍頭公司佔據主導地位，共佔據近70%的市場佔有率。
與此同時，對岸中國的感測器起步相對較晚，在高端感測器方面的發展，落後於歐美日韓等發達國家，伴隨著中國資訊化飛速發展，同時他們國家將感測器技術，列為重點突破的領域，中國正興起新一輪感測器研發熱潮。
目前，已形成較為完整的產業鏈，材料、器件、系統、網路等方面水準不斷完善，對岸中國從事傳感器研究的相關企業接近2000家，其中上市公司近30家，自主品牌達6000多種。
圖源：圖蟲創意
感測器技術是物聯網的關鍵技術
新技術革命的到來，使得世界正在從行動網路，向萬物互聯的新時代過渡，彼時，不光人與人，人與物、物與物之間，都能實現互聯，由此產生的海量數據，將會徹底改變人們的生活，甚至重塑整個商業社會。
而這其中，以感測器為核心的感測技術，是數據採集的入口，是物聯網的神經末梢，是所有系統獲取數據資訊的唯一方式和手段，也是實現大數據分析的基礎與核心。
目前，物聯網感測器已經滲透到諸如工業生產、農業種植、商業服務等各個領域，從智慧城市到智慧製造，從智慧醫療到智慧家庭，感測器早已無處不在，並將隨著各個領域的逐漸普及，迎來更大的發展。
在工業領域，自動化生產過程中，感測器是必不可缺的基礎元器件，製造商要用各種感測器，來監視和控制生產過程中的各個參數，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，保障產品達到最好的品質。
而且如果能進一步，將感測器技術和物聯網平台技術結合，還可能在設備出現故障之前，就提前發現問題，這即是所謂的「預測性維護」，由此，製造商可以從被動服務，變成主動服務，並由此開拓以服務為中心的新商業模式。
在傳統農業中，人們獲取農田資訊的方式很有限，主要是透過人工測量，不但不夠即時、精確，還會消耗大量的人力。例如，人們從很早就注意到了二氧化碳濃度、溫濕度對食用菌等溫室作物生長的影響，但基本沿用老辦法，讓工作人員每天去每個大棚裡，用檢測儀檢測二氧化碳濃度，然後開啓風機，打開側窗、天窗。
但是現在，透過使用無線感測網路，可以有效快速獲取精確的作物環境和作物資訊，如果能進一步將系統與天窗、風機等產生聯動，將大大節省人力，提高效率。
此外，在監視農作物灌溉情況、土壤空氣變化、畜禽捨環境狀況，以及大面積的地表檢測等方面，感測技術正在發揮著越來越重要的作用。
在智慧穿戴領域，感測器可以辨別方向，導航，輔助運動，透過感測器隨時隨地測量、記錄和分析人體的活動情況，使用者可以知道跑步步數、游泳圈數、騎車距離、能量消耗和睡眠時間，甚至分析睡眠品質等。
在醫療穿戴領域，健康預警、病情監控，借助感測器技術，醫生可以提高診斷水準，家人也可以與患者進行更好的溝通。例如由血壓感測器構成的可穿戴醫療設備，可以對使用者身體數據進行追蹤和監測，分析提煉出醫學診斷模型，預測和塑造用戶的健康發展狀況，為使用者提供個體化心血管專項，貼身醫療及健康管理方案，同時也幫助家人關懷親人的健康狀況。
在智慧家庭領域，感測器同樣發揮著巨大的作用。比如，熱紅外線感測器可以檢測到人體的存在，當我們在看電視的時候，離開電視機三分鐘後，感測器檢測不到人體了，電視機就自動進入休眠狀態，再過兩分鐘要還沒有人，就可以自動關機了。
同理，感測器也可以在智慧空調中起到作用，它能判斷人在屋內的位置，並把空調的風向轉向相應的對象。家庭保全也離不開感測器，在家裡安裝一個超音波感測器後，一旦有人進來，整個感測波波形發生改變，接受器就會即時發出警報。
目前，業內對感測器都有著共同的需求，即智慧化、小型化、微功耗和低成本。具體來說：
智慧化：在感知末端，感測器不再僅僅是一個轉換元件，必須與MCU整合，能對採集資訊進行加工和處理，按照一定的策略對資訊進行採集、加工、判斷、傳輸，同時達到一定的標準，以滿足資訊器的互換性；
小型化：要求其能藏身設備當中或不被人察覺；
微功耗：部署位置和應用的多樣性，要求感測器需要自帶電源或者盡可能少消耗電源，所以，微功耗是物聯網感測器的必備要求；
低成本：物聯網的海量連接超出大眾想象，只有低成本的傳感器，才可能進行大規模的應用和部署。
以壓力感測器和智慧城市場景為例，像城市供排水和消防監測應用，可用的工業壓力感測器價格，至少在15至25美元上下，對於海量應用來說其成本，完全是不可接受的，在成本要求嚴苛的條件下，當下只能是有限使用或作為試點工程。
各類感測器的的出現，為我們帶來了全新的生活方式。而實現萬物互聯，都有賴各類感測器功能性融合和創新來實現，因此，要開發出更精確，小型化，低功耗和合理成本的感測器，才能滿足需求。
感測器市場成長迅速，相關企業將率先盈利，正如行動網路市場博興推動了半導體產業大發展一樣，物聯網市場的擴張，也極大利好了感測器行業。
最新研究報告顯示，全球物聯網感測器市場，預計將在2018年至2023年間保持33.6%的年複合成長率，整個市場收入規模，將從52.8億美元猛增至224.8億美元。
業內預測，隨著物聯網產業發展，未來10年，物聯網感測器市場規模將增逾300%。北美地區目前依然是物聯網感測器最大市場。不過，憑借在工業生產、城市建設及消費級終端裡的物聯網推廣應用，亞太地區感測器市場被認為，將在2018年至2023年間保持最高年複合成長率。
「不斷膨脹的物聯網設備，使用量支持廠商加大投入，突破了感測器尺寸、成本等方面瓶頸，從而大幅提升了感測器整合度。」一位行業工程師表示，各類不斷成熟的新技術，也對市場起了助推作用，例如3GPP Release 13和Release 14的引入，提升了設備通信性能，而即時計算能力的引入，則增強了物聯網數據收集能力。
性能日益強大的感測器，正讓越來越多物聯網應用推廣開。這其中，垂直的工業物聯網市場，和汽車市場佔物聯網感測器市場最大市佔率。
各種感測器的使用，有效支持工廠實現了預見性維護、全流程品質監控和新功能疊加。各類無人駕駛或遠端駕駛終端，也正透過對陀螺儀、加速計等感測器的大量使用，滿足車輛定位導航和路徑規劃需求。
近來對岸三大電信商和網路巨頭們，圍繞物聯網組網技術標準爭得熱鬧。但他們距離挖到第一桶金還有一段距離。而物聯網產業鏈上先得到盈利回報的，最可能是以意法半導體、德州儀器、英飛凌等為代表的感測器廠商們。
總結
感測器在發展經濟、推動社會進步方面，扮演著舉足輕重的地位。世界各國都十分重視這一領域的發展。中國的感測器企業規模相對較小、高端技術領域待加強等，目前有很多亟待解決的問題，比如創新能力弱，關鍵技術受制於人，產業結構不合理等。
全球的感測器市場，在不斷變化的創新之中，呈現出快速成長的趨勢。感測器領域的主要技術，將在現有基礎上，予以延伸和提高，各國將競相加速新一代感測器的開發和產業化，競爭也將日益激烈。
