小小傳感器催生大生意,從耳溫槍、紅外測溫儀、呼吸機到智能手機、智能燃氣表、智能汽車,形形色色的傳感器早已滲透進我們生活的方方面面。
全球傳感器和連接器生產商之一泰科電子(TE Connectivity,下稱“TE”)傳感器事業部中國區業務總負責人龔凌松日前在接受澎湃新聞專訪時表示,傳感器是人工智能、萬物互聯的起點。智慧城市、工業物聯網、智慧家居、智慧汽車等場景讓傳感器需求呈現爆發式增長,也對傳感器提出了更高要求。除了高質量數據采集,傳感器還要做到集成化、小型化、低功耗。
市場對傳感器不斷提出新要求,持續革新的傳感技術也催生出智慧養老、遠程醫療等越來越多新的應用領域和需求。“傳感器是未來社會中多種關鍵智慧與智能應用的起點和基礎。”龔凌松表示,數據是基礎,如果搜集到的數據質量不過關,便是無用功。
龔凌松
TE總部位于瑞士,其廣泛的連接和傳感解決方案經受嚴苛環境的驗證,持續推動著交通、工業應用、醫療技術、能源、數據通信和家居的發展。2004年,裝有TE溫度傳感器的美國火星探測器“機遇號”于當年1月25日安全著陸到火星;美國第四臺火星探測器“好奇號”火星車也用了TE溫度傳感器,在2012年8月6日成功登陸火星表面。
集成化小型化低功耗,傳感器需求爆發式增長
傳感器是所有設備的感官,可以感知濕度、溫度、壓力等狀況。比如光敏傳感器就是設備的視覺,聲敏傳感器就是設備的聽覺,壓敏、溫敏、流體傳感器就是設備的觸覺。
而收集的數據能在多大程度上得以分析利用,取決于這些“神經末梢”有多精確靈敏。TE有很大一部分的營收來源于嚴苛環境下的應用。滿負荷生產的工廠、存在毀滅性壓力的大洋深處、微創手術、高速高風險的賽車賽事,越是這類不容閃失的嚴苛環境越是對其胃口。
龔凌松表示,航空航天測試領域對傳感器的精度要求更高。比如飛機正式進入生產制造前,就需要用到大量傳感器對閥門位置、液壓壓力、各個部位的溫度等各方面設計進行測試。制造商會按照飛機尺寸縮小幾十倍做成飛機模型,在不同部位安裝大量不同傳感器測試各類重要數據。
智能燃氣表是智慧城市基礎設施的重要組成部分。北方燃氣公司遇到的挑戰是住宅燃氣測量不準、計費不準。尤其是冬天天然氣冷縮,每家每戶都少測一點,加起來便少測很多。作為數據收集與傳遞的載體,傳感器在其中的作用凸顯出來。TE將傳感技術應用于智能燃氣表中,通過差壓監測燃氣體積,從而精準獲取每個家庭的用氣數據量。
“傳感器是人工智能、萬物互聯的起點。”龔凌松表示,在新基建背景下,智慧城市、工業物聯網、智慧家居、智慧汽車等各種場景讓傳感器需求呈現爆發式增長,也對傳感器提出了更高要求。
傳感器收集高質量的數據,提供給后端用于數據分析。除了高質量數據采集,市場對傳感器還有三方面要求:集成化、小型化、低功耗。“我們把獨特的、多樣的芯片技術集中在一個傳感器里,使其包含各種物理量的輸出,并且盡可能地做到體積小、功耗低,滿足不同應用場景的需求。”
協作機器人是指機器人與人可以在生產線上協同作戰,充分發揮機器人的效率及人類的智能。龔凌松介紹,協作機器人左右旋轉、扭動等動作不能超過一定扭力值,否則會產生安全問題。為了保證人機配合的安全性,TE在該類機器人中應用體積微小的位置傳感器和扭矩傳感器,通過數據的采集使用,使機器人更加智能化。
再比如工業制造領域中,貴重的工業機器在運行過程中難免會有磨損,等機器壞了再去檢測、維修,耗費的成本非常高,也會造成停工停產。而TE把傳感技術應用到機器的預測性維護上,通過安裝位置、壓力、振動、溫度等多種傳感器,實時監測機器狀態。當監測到機器在運行中振動頻譜出現異常,這時候就可以判斷是否需要對機器維護。
持續革新的傳感技術催生新應用
根據賽迪顧問數據,2019年,全球傳感器市場規模達1521.1億美元,增長率為9.2%。其中,2019年中國傳感器市場規模達2188.8億元。預計到2021年市場規模將達2951.8億元,保持17.6%的快速增長。
“就TE自身來說,我們會不斷鞏固自身優勢,提高自身競爭力,例如把自己的產品做得更加符合本地市場需求。”龔凌松說,市場對傳感器不斷提出新要求,持續革新的傳感技術也催生出越來越多傳感器應用的新領域、新需求。
疫情對企業經營帶來了挑戰,但也刺激了基于傳感器的醫療設備的需求,包含輸液泵、注射泵、呼吸機、耳溫槍等市場需求快速上升,催生了各種各樣新的傳感器應用場景。
“我們收到的需求也是多樣的,比如在出租車座位正前方安裝紅外測溫儀,用于監測司機和乘客體溫,TE的數字化、高精度紅外傳感器也有了其應用,精度高達正負0.2攝氏度,是可以達到醫療級別的溫度測量等級。”
此外,中國步入老齡化社會,人們對健康、養老和保健提出了更高要求,睡眠質量就是其中之一。
龔凌松說,針對老年人夜間風險管理問題,TE將具有高靈敏度的壓電薄膜傳感技術應用于智能床墊中,在不打擾用戶的情況下連續精準識別使用者的呼吸頻率、心率等生命體征和身體移動、離床等參數,并可上傳至云數據中心,幫助老人創建個性化的睡眠反饋和建議,也為夜間風險管理和健康養老方案的制定提供依據。
“睡眠健康只是冰山一角,未來遠程醫療會是我們重點關注的領域之一。”患者不用去醫院,醫務人員可以遠程監測各種身體參數,從而作出診斷。比如心血管患者可以在家定期監測血壓和心率,這些數據被反饋至心內科醫生,醫生可以更好跟蹤患者治療。
醫生靠數據診斷,而數據的獲得要依靠各種各樣的高性能傳感器。這些遠程操作歸根到底都以傳感器為前端。“傳感器是未來社會中多種關鍵智慧與智能應用的起點和基礎。”龔凌松表示,具體的應用場景存在,對數據的需求就存在。數據是基礎,如果搜集到的數據質量不過關,便是無用功。
對于傳感器人才的培養,龔凌松說,除了作為起點的傳感器感知層面技術,優秀的傳感器工程師還需要掌握后續數據傳輸等各種層次技能,“優秀的傳感器人才不單是對感知層了如指掌,對傳感器材料、傳感器機械、機電都要涉獵。”如果只局限在感知層,傳感器在傳輸等后續層面有困難,甚至與后端相悖,將大大限制行業發展。(澎湃新聞記者 張靜)