智慧感測器——夯實智慧製造和智慧城市基礎
智慧感測器是物聯網和工業網際網路的關鍵硬體，是人工智慧的資訊入口，是大資料的重要組成部分，是智慧製造和智慧城市的基礎。
“十四五”期間，我們應該加大對智慧感測器的關注和投入力度，對全社會進行智慧感測器的普及，使更多更新的智慧感測器應用到生產和生活中，提高中國製造業的生產效率，提升中國人民的生活品質。
智慧感測器構建智慧感知系統
十多年前，感測器作為一個學術名詞，並不被中國大眾所瞭解。一方面，由於感測器技術不集中，學科非常分散；另一方面，普通老百姓接觸的比較少。
今年，在新冠肺炎疫情爆發期間，每天的體溫檢測讓中國老百姓熟悉了紅外測溫儀和額溫儀，從而認識了紅外熱電堆溫度感測器；在醫院，重症患者使用的呼吸機，也使人們瞭解了氣體壓力感測器。
感測器是把自然界的非電量變成可利用的電訊號的器件或者裝置。隨著時代的變遷和技術的進步，感測器的定義也被不斷更新。現階段我們認為，感測器應該是把自然界的物理量、化學量、生物量變成可利用的訊號的裝置或者器件。
因時而變，各種各樣的感測技術及相應感測器產品不斷出現在世人面前。20世紀30年代出現電阻應變片和電阻型溫度感測器，40年代出現紅外感測器，50年代出現壓阻式壓力感測器，60年代出現半導體氣體感測器，70年代出現CCD影象感測器，80年代出現MEMS加速度感測器，90年代出現基因微矩陣感測器。進入21世紀，由於MEMS感測器具有低成本、低功耗、大批次、小尺寸等特點，各種不同種類的MEMS感測器相繼問世，全球感測器技術進入了發展的快車道。
感測器到底有多少種？不同的專家站在不同的角度有不同的分類方法。有的按被測量分類，有的按輸出訊號分類，有的按應用角度分類，也有的按產業領域分類，所以有專家說3萬多鍾，有專家說幾千種。
此外，感測器的形狀、尺寸、重量乃至單價也都有天壤之別。有幾毫克重的MEMS壓力感測器，也有幾十公斤重的動態扭矩感測器，重量相差近萬倍；有0402SMD封裝的NTC溫度感測器，也有直徑200毫米的稱重感測器，面積相差幾千倍；有價值僅五角錢的紅外熱釋電感測器，也有單價高達百萬元的三軸鐳射陀螺感測器，價格相差超過百萬倍。所以，非感測器領域的人士往往對感測器的理解猶如“盲人摸象”。社會各界人士尤其是政府主管科技經濟發展的工作人員，只有瞭解了感測器種類及特徵，熟悉各種各樣感測器的功能，才能成為推動中國感測器事業發展的得力推手。
近幾年發展起來的智慧感測器同普通感測器相比，最大的特點是在感測器內部增加了MCU（微控制器），同時嵌入了很多軟體演算法。智慧感測器輸出的不再是簡單的感測訊號，而是為了完成某種確定功能，透過很多科學的演算法得到直接結果。例如，影象感測器能夠輸出連續不斷的影象訊號，而智慧影象感測器在安防領域的應用就成為人臉識別系統，在工業領域的應用就成為機器視覺系統；聲音感測器或麥克風能夠輸出連續不斷的波形訊號，而智慧聲音感測器在工業領域可以當做判斷機器是否有異常的智慧噪聲診斷系統應用，在民生領域可以當做辨別聲音的語音識別系統應用。
智慧感測器往往和其他專業或者學科交叉在一起，因而表現的物理形態也各不相同。有些歸屬於積體電路行業，有些歸屬儀器儀表行業。它和無線通訊融合，可以成為各種邊緣計算的智慧硬體；和人工智慧融合，可以成為各種智慧系統。
智慧感測器是智慧製造的基礎
製造業發展的方向是智慧化、網路化、數字化，而這些都離不開其最根本的基礎——智慧感測器。
在機械製造行業，智慧加速度感測器和智慧壓力感測器安裝在挖掘機上，可以隨時瞭解挖掘機現場工作實際狀況或執行情況，進而計算出基礎建設實際情況的挖掘機指數；
智慧三軸振動感測器、智慧微位移感測器、智慧電量感測器安裝在各類機床上，可以有效監測機床的工作狀況，並透過資料計算預測故障情況；
智慧張力感測器、智慧速度感測器安裝在紡織機械上，可以有效地提高紡織品的品質和效率；在大型農業機械上，使用智慧慣性感測器，加上北斗定位系統可以適應不同地段的環境，進行有效的生產；
在鋼鐵行業，軋鋼機組上安裝智慧張力感測器、智慧光電糾偏感測器、智慧鐳射測速感測器、智慧軋製力感測器、智慧位移感測器、智慧測厚感測器等幾十種感測器，可以有效地保障機組的正常運轉；
在高速列車上安裝在軸承上的智慧溫度感測器，可以預警軸承的溫度，結合智慧速度感測器，保證列車安全行駛；
在石油化工生產領域，智慧壓力感測器、智慧溫度感測器、智慧流量感測器、智慧物料感測器能夠實時地準確反映產品生產過程中的各種工藝引數，進而智慧地控制產品的品質和產量。
隨著5G通訊技術的發展，高效、智慧、定製化的產品將快速發展。在紡織服裝行業，智慧視覺感測器、智慧RFID的廣泛使用，大大提高了生產效率，降低了勞動強度；在生物醫藥行業，智慧溫度溼度感測器、Ph值感測器、水溶氧感測器及多種離子感測器已得到廣泛使用；在半導體行業，除了機器本身使用的各種智慧鐳射、光纖、微光、紅外、影象感測器外，生產車間也離不開智慧溫度、溼度、壓力、壓差、空氣質量感測器，以保證車間環境達到生產的要求。
總之，在智慧製造方面，要讓機器裝置自動輸出訊號，離不開根據任務要求設定的各種各樣的智慧感測器，這些智慧感測器有的僅僅執行監測工作，有的透過閉環系統直接參與流程控制。
智慧感測器組成智慧城市的方方面面
現代化的城市主要由人和物組成，而物大部分是為人服務的。從無線城市到數字城市，繼而發展成智慧城市，最主要的特徵是物的智慧化，而物的智慧化的顯著變化就是物體要增加各種各樣的智慧感測器。然後物物相連、人物相連、萬物互聯，並進行智慧化的處理。
家庭是城市的重要組成部分之一，智慧家居需要多種不同的智慧感測器，可燃氣體感測器、水浸感測器、玻璃破碎感測器、門窗開啟感測器、保險櫃振動感測器是保證家庭財產安全的智慧硬體；家庭空氣質量感測器、負氧離子感測器、水質Ph感測器極大地提高了家庭生活質量；人體血壓感測器、脈搏感測器、血糖感測器、膚電感測器、老人跌倒感測器等也逐步走進了家庭，滿足人們的健康需求。
社群、街區、園區是城市最重要的組成部分，其智慧化必然依賴於更多的智慧感測器。
電梯裝備稱重感測器、光電位移感測器、傾斜感測器，可以保證電梯安全執行；在疫情期間出現的非接觸電梯按鈕是光學感測器，可以防止交叉感染；
社群管道煤氣洩漏、自來水交換站水質變壞、電線漏電分別需要可燃氣體感測器、濁度感測器和電流電功率感測器；
人員進入園區社群，入口有應用影象感測器的人臉識別系統；
大樓有智慧壓力感測器和液位感測器來監測消防栓的水壓水流，確保滅火時水壓正常；
在街道上我們可以看到馬路邊的智慧車位感測器，來監測車位上有沒有停車，並透過車位引導系統讓司機快速尋找車位，提高了停車效率，同時減少了尾氣排放；
下雨了，立交橋下的水位監測有水位感測器，超出警戒水位會立刻透過螢幕發出報警訊號，保障人民生命安全；
天晴了，智慧微氣象環境複合感測器具有監測風力、風向、溫度溼度、大氣壓力、空氣質量、PM2.5、PM10、噪聲、雨量等引數，同樣透過螢幕展示給市民，瞭解當地的環境狀況；
遍佈城市的攝像頭也將逐步進行智慧化改造，具有穿霧能力、夜視能力和精準診斷能力。
智慧感測器已經或者將要滲透到我們生活或生產的方方面面。隨著感知技術的不斷髮展和需求的不斷增多，智慧感測器將越來越多地應用到不同的領域，滿足不同細節的需求。
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