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工业无线传感器网络产品发展现状及趋势
来源:赛斯维传感器网 发表于 2015/12/17

  如今,现代化工业生产向着大型、快速、高效、低耗和环保的方向发展。随着信息技术的发展,生产的智能化和业务流程的智能化是整体智能化的前提,企业纷纷开始实施生产线的改造以及IT设备的升级改造来实现企业内部的互联网化,最终实现新一代信息技术与制造业深度融合,形成新的生产方式、产业形态和商业模式。无线传感器因为其灵活、安全、可靠、便捷以及低成本将在未来企业智能化生产中发挥特殊的作用。

  工业无线传感器网络产品为系统级产品,即包括现场无线传感器、数据转发网关和监控主机等在内的整体解决方案。因具有成本低、范围大、布设灵活、移动支持等特点,工业无线传感器网络产品在力学参数检测、工业监控、智能电力、矿山安全、医疗健康、环境监测等行业的应用一直广受重视;与此同时,工业无线传感器网络产品也面临着延长节点工作时间、增加通信距离、小型化、标准化等技术挑战和寻找应用场景等市场挑战。

  随着工业无线传感器网络技术的不断成熟,以及市场需求的不断提升,工业无线传感器网络产品对传统工业传感器替代效果不断提升。2014年,我国工业无线传感器网络产品在工业传感器市场中的占比约为4.3%,规模达到6.2亿元。到2019年,我国工业无线传感器网络产品在工业传感器市场中的占比将达到为10.0%,市场规模预计达到24.2亿元,年复合增长率高达27.1%,市场前景广阔。

  从有线网络到无线网络的变化将加速无线传感器网络的成长,透过无线传感器网络可接触到比有线网路更广泛、更弹性化以及可扩展的多元应用。随着近几年无线传感器网络技术的飞速发展,越来越多的无线传感器网络产品开始投入使用。目前无线传感器网络产品主要用于检测和监测两部分市场。

  无线传感器网络产品在检测市场主要应用于国防研究、高校、专业科研及检测机构和大型装备制造几个领域。在这几个检测领域中,无线传感器网络产品相对于有线产品具有成本低,灵活性高和应用情景广等显著特点,无线替代有线已呈现未来的发展趋势。国防产品需要进行大量的试验和测试以确保产品的精确性和稳定性,因此对测试国防产品的传感器提出了高可靠性的要求。近几年,国家开始实施越来越多的国防重大工程,并致力于自主可控,再加上更换频率高,对检测传感器的需求正在逐步扩大;如今,我国已经具有一定规模的高校数量和较为完整的人才培养体系,但与国外相比,教学设备还存在差距。同样,我国的科研院也存在着实验设备相对落后的问题。

  未来随着我国教育产业的发展,相关教学设备和实验设备的采购需求会快速扩大,检测传感器的市场前景较为广阔;我国正在加大检测行业的发展力度,基础设施建设如公路、铁路和桥梁等工程的检测需求在持续增长,使得专业的科研和检测机构对检测传感器的需求增加;随着智能制造的发展,我国对高端大型装备的需求也越来越多。测试装置可以有效的减少产品研发周期,提高产品质量,减低产品成本。检测传感器已经慢慢成为大型装备制造企业在产品研发过程中测试产品稳定性需求,因此检测传感器在大型装备制造领域的市场规模将呈现上升态势。

  传感器在工业自动化领域极为重要,扮演着为物理世界和控制系统提供信息连接的重要角色。在工业过程控制中,计算机技术已经相对成熟,需要采集的信息正在不断增加,生产过程要求大量的各类传感器,如压力传感器、热敏传感器、光敏传感器、气体传感器、湿敏传感器和磁敏传感器等,把大量非电量的物化参数转化成电信号控制信息,以满足各个工业过程中的自动化和智能化的发展需求。如今,使用数量较多的有压力、位移、加速度、角速度、温度、湿度和气体传感器。

  中国传感器产业整体素质参差不齐,高端产品自给率不足。2014年,我国从事传感器研制、生产和应用的企事业单位共2000多家,从事微系统研制、生产的企业有50多家,产品种类共计6000多种,年总产量40多亿只,市场销售额接近1000亿元。其中,2014年传感器在工业领域的应用规模达到143.1亿元,约占传感器市场规模的15%。

  未来几年,信息技术在工业领域的全面应用将会促进工业传感器市场规模的迅速增长。“中国制造2025”的提出会促进企业全面智能化改造,加快产品更新换代,提高产品技术含量,逐渐缩短国内与国际先进水平的差距,在生产设备、工业环境和流程管理等部分中融入传感器、微处理器、PLC和数字通信接口等现代信息技术,提高产品的数字化、智能化和网络化的程度,进而提高产品的技术含量和附加价值,最终实现我国制造企业竞争力的提高以及整体工业水平的提高。由此可见,传感器在工业领域将会有广阔的应用前景。

  然而,传统的传感器在工业领域依旧存在着一些局限性:与总线相连的传感器代价昂贵,传感器组网的开销成本巨大;在人力难以靠近的危险区域布线困难;不同类型的传感器和控制系统的软硬件之间协议不兼容。

  在此背景下,随着无线传感器网络技术的发展与成熟,无线传感器网络产品开始凭借自身独特的优势,开始逐步替代传统有线传感器产品,并渗入到工业领域的各个环节,成为市场上的新兴热点。无线传感器与传统有线传感器相比存在,其优势主要体现在以下几个方面:

  1、无线传感器具有较高的灵活性,适用于有移动需求但不方便布线的情况,如起重机、移动装瓶设备、交通行业、自动引导车辆系统和单轨输送机等。

  2、无线传感器具有较高的可靠性。无线传感器可以避免运动带来的损伤,如长拖链所带来的导线弯折、旋转运动导致电缆线的扭曲折断等。同时,排除了有线网络中由连接器引起的故障因素。

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