在IoT時代下,傳感器是物聯網感知層的核心,是構成物聯網的關鍵元素。目前,全球傳感器約有2.2萬余種,中國已經擁有常規類型和品種約7000種,90%以上的高端傳感器仍嚴重依賴進口,數字化、智能化、微型化傳感器嚴重欠缺。同國際先進水平相比,我國傳感器基礎技術薄弱,相關敏感元件生產化技術不能突破,成為技術升級的障礙。Bosch Sensor tec亞洲市場及業務發展總監嚴更真認為,在物聯網時代,傳感器技術既是機會又是挑戰。物聯網時代對傳感器提供了更廣闊的應用空間,但對傳感器也提出了更多的要求,如更智能、更小尺寸、更高集成度、更低的系統功耗和針對各個行業的細分解決方案。
深圳市海曼科技有限公司總經理劉亞在接受專訪時表示,現在IoT智能傳感器存在的兩大問題。第一是互聯互通性,智能家居要實現真的智能,有一個好的發展,一定是以互聯互通為主導,但現在市場上很多還是以RF的為主導,限制了智能家居的發展;第二是不專業性的傳感器存在,很多進入智能家居的公司,有很多以前都沒有接觸過傳感器,故生產出的傳感器僅僅是實現了一些表皮的功能,對于傳感器存在的很多的疑難雜癥不能解決就投放市場。
在中安消物聯傳感(深圳)有限公司產品經理王佳看來,IoT時代的到來,物聯網的應用場景越來越多樣化,對于一些領域,如體育競技、航天航空等高精尖領域,他們對傳感器產品的要求是極其嚴格的,這些將引導某類傳感器產品靈敏度等性能呈現極致化發展趨勢。
傳感器是智能家居的感知器官
隨著互聯的興起,智能手機、可穿戴、虛擬現實(VR)、智能硬件、視頻交互與安防監控、機器人、4G/5G通信技術的普及,以及它們與家居的互聯互通,為智能家居的發展打開了全新的空間與嶄新的用戶體驗,上述領域也是當前傳感器及應用的熱點領域。
而隨著高新技術的發展,智能家居將經歷“落后于人”、“類人”、“超越人”三個大的發展階段,智能家居應用將擁有非常廣闊的空間。目前,智能家居控制已經從“手動操作+機器執行”的半自動化向“類人”的全自動化轉變,如語音交互、生物識別、腦電波識別等新興技術。在不遠的將來,智能家居將進入全智能時代,通過數據的精準搜集、自我學習、精確分析、智能判斷等過程,從而擁有超越人的智慧,實現真正的智能應用場景。
對于智能家居來說,傳感器扮演著相當于人的眼睛、耳朵、鼻子等的功能,是所有分析數據的入口,沒有了傳感系統的智能家居系統無疑是“殘疾”的系統,它沒有自我感知能力,無法實現真正意義上的智能。傳感器及其解決方案可以不斷電判斷用戶的身體與生活狀態、深度學習用戶的喜好,連續監測用戶的生命特征信號、監控家居設備狀態以及室內外的環境與天氣,這對智能家居實現真正的人性化創造了基礎。在未來,傳感器的技術將更精準、精確、迅速。所謂精準就是為系統提供對口、有效的數據,也就是不會誤報、漏報等情形;精確就是提供精度更高、誤差范圍更小的數據,保證數據不會失真;迅速就是反應靈敏度高、響應快,以滿足智能家居應用場景的需求。
以氣體探測為例,在智能空氣技術發展下,智能家居將朝著智能互聯的方向發展,智能互聯的前提是感知人員、環境、設備等各種信息,然后智能家居系統根據獲取的信息和人的體驗,自動做出最合理的調整,實現萬物智能互聯。傳感器在智能家居系統中所扮演的角色正是采集各種信息,是智能家居系統正確執行聯動的關鍵。氣體傳感器測量環境中的甲醛氣體濃度,PM2.5傳感器測量環境中的PM2.5顆粒物濃度,智能家居系統根據采集到的甲醛濃度值和PM2.5濃度值,智能聯動空氣凈化器。而經過海曼科技對客戶的走訪得知,目前智能家居的系統中,安防、消防傳感是智能家居的剛需。
傳感技術發展 微型化與靈敏性是關鍵
隨著科學技術的發展,傳感器正朝著智能化、網絡化、集成化、微型化的方向發展,特別是MEMS技術的成熟,正不斷推動傳感器技術的進步。通過MEMS技術把傳感器芯片、處理器芯片、通信芯片、電路集成于一體,實現傳感器的智能化、網絡化、集成化和微型化。網絡化傳感器具備自組網功能,解決智能家居聯網繁瑣問題;智能化傳感器使得產品具有自學習、自校準、自測試等功能,提高系統的智能化程度;集成化傳感器使得產品具備多參數采集能力,實現布更少點采集更多的信息,減少安裝成本,提高整體美觀度;微型化傳感器讓終端產品的設計更加靈活,也更容易集成到傳統家電產品中,促進傳統家電的智能化轉型。
在傳感技術的發展上,海曼劉亞認為主要可從兩方面的技術進行突破。一是傳感器的功耗問題,目前傳感器多采用電池供電,如果頻繁的更換電池一定會影響到用戶的體驗,解決了功耗的問題,讓傳感器10年換一次電池將大幅度提升用戶體驗;二是無線通訊的距離,目前主流的無線技術在室內傳輸的距離都比較短,遇到面積較大的房子都需要通過中繼來延長通訊距離,增加中繼必然會增加成本。
傳感器的發展應朝著提高靈敏度方向發展,因為智能家居產品應用場景與其他領域相比有其特殊性,所以傳感器的靈敏度是一個關鍵衡量因素,如果想要創造更好的用戶體驗,此方面必須有大的跨越。另外,為了云計算、大數據分析等全智能應用的實現,傳感器的精準度、精確度是智能家居發展不可避免的需求,未來的傳感器數據量的采集將會更復雜、更多樣、更龐大,故必須保證數據的準確性、可靠性。
此外,博世嚴更真表示,隨著環境傳感器在智能手機、可穿戴設備、家電上的普及,環境傳感器在智能家居的自動化和人性化應用以及環境監控應用將會得到突破;隨著運動與健身健康類傳感器應用在智能手機、可穿戴、家用健康健身設備上的普及與互動,家庭健康與醫療的體驗會進一步提高;而隨著VR應用的普及,家庭娛樂體驗也會被重建。環境傳感器與智能家居的自動化與人性化應用將會得到突破。