美國權威咨詢機構FORRESTER預測,到2020年,世界上物物互聯的業務,跟人與人通信的業務相比,將達到30比1,因此,“物聯網”被稱為是下一個萬億級的通信業務。
M2M就是把物與物聯系起來,以達到人與物、物與物的實時交流,是物聯網的最直接實現方式。
M2M技術,可以在運輸過程中確保昂貴貨物的安全,可以為運輸中的冷藏貨柜監測位置和溫度,可以遠程診斷發動機的狀態,車主還可以實時接受導航和交通信息。
根據AT&T的評估,到2020年,全球M2M的連接數量將達到500億。實際上,隨著M2M解決方案的日漸成熟,通信、傳感設備成本的下降,物聯網將逐步滲入各個行業。
汽車、機械、大型設備等機器的全球互聯,利用新的分析技術和商業智能解決方案,可以從海量數據中抽取出更多有價值的信息,也可以為客戶提供更多的增值服務。
“物聯網最核心、最基礎的就是傳感器。”中國物聯網研究發展中心主任葉甜春說,沒有傳感器就沒有辦法讓機器自動感知信息。正是因為有了傳感器加入網絡,物聯網的概念才被提出來。
傳感器作為現代科技的前沿技術,被認為是現代信息技術的三大支柱之一,也是國內外公認的最具有發展前途的高技術產業。然而,在傳感器迎來春天的時候,中國公眾看到的似乎仍然是國外半導體巨頭的盛宴。業內人士認為,雖然中國的傳感器市場發展很快,但本土傳感器技術與世界水平相比仍存在很大差距。這種差距,一方面表現為傳感器在感知信息方面的落后,另一方面,則表現為傳感器自身在智能化和網絡化方面的技術落后。由于沒有形成足夠的規?;瘧?,導致國內的傳感器不僅技術低,而且價格高,在市場上很難有競爭力。
中國傳感器產業的那些差距
清華大學精密儀器系教授董永貴介紹,中國大致從1980年以后開始重視傳感器技術的研究。經過多年的努力,在傳感器研究方面的發展水平還算是比較好的。但是,在產品化方面的技術進步還不是很理想,很多傳感器技術,其實國內的實驗室研究水平并不是很差,可惜未能充分利用,沒有轉化為進入市場的成熟產品。
他說,傳感器技術的研究需要比較長時間的投入,一款傳感器的研發,要6年-8年才能成熟,一般中國企業都承受不了這么長的周期。中國企業更難以承受失敗,而傳感器的研究失敗的風險很高。
根據董永貴在日本訪問時了解到的情況,日本企業支持的研發中,很多形不成產品,但是企業能夠承受,10項中只要2項-3項能夠變成產品就行。
“相比之下,我們很多企業都是準備去拿別人現有的東西。”董永貴說,這種思路是有問題的,包括我們總是希望引進國外現成的、有自己項目的人才。“都不準備養魚,而是撈一條魚來。”
相比于比較大型的儀器設備,傳感器在產品化過程中需要的投資一般不是很大,所以比較適合小型企業投資。在這方面,中國應該是有優勢的。然而,如果從另外一個方面考慮,這也是一個短處。
傳感器行業的一個特點是,傳感器本身技術含量高,但單只傳感器的價格一般不高。此特點導致的一個結果是,盡管傳感器的技術附加值高,但單純依賴傳感器很難形成可觀的產值。
按照董永貴教授的比喻,傳感器有點像中藥里的“藥引”,本身功能很重要,但真正形成規模還需要依賴整服藥劑才行。國外很多傳感器公司一旦在某種傳感器上有突破,很快會有相關的測量儀器開發出來。
而且,在中國的專利保護機制下,傳感器中辛辛苦苦研發出來的關鍵技術,往往呈現一種“訣竅”性質,被抄襲后,很難說清楚,企業也打不起官司。國內雖然也有MEMS傳感器企業,但都是委托加工,搞不好就被加工企業自己拿去做了,目前的企業創新體系有很大的問題。
2012年的時候,一位國內傳感器領域的前輩在一次會議上說,為什么中國傳感器事業發展不好,就是缺乏能夠到國務院講課的領袖人物,這個領域研發的時間長,顯著度不夠,本身是很小的東西,所依據的物理現象是幾十年、上百年前就發現的。
這位學者指出,這種研究實際上非常辛苦,比如說有一種加速度傳感器,在石油行業中用于地震波測量,所依據的是蘇聯幾十年前提出的原理,但是直到這位專家在蘇聯解體后,到了美國才形成產品得到應用。
“越是需要厚積薄發、廣種薄收的領域,我們差距越大。”董永貴認為,現在差距有進一步拉大的趨勢。
未來5年是國產傳感器的生死線?
近幾年,中國傳感器行業發展總體規模逐漸擴大,顯著應用于汽車工業中包括汽車輪胎中的傳感器應用、安全氣囊中的傳感器應用、底盤系統中的傳感器應用、發動機運行管理系統中的傳感器應用、廢氣與空氣質量控制系統中的傳感器應用和需求、ABS中的傳感器應用和需求、車輛行駛安全系統中的傳感器應用和需求、汽車防盜系統中的傳感器應用和需求、發動機燃燒控制系統中的傳感器應用和需求、汽車定位系統中的傳感器應用和需求、汽車其他系統中的傳感器應用和需求。除此以外,中國傳感器在其他領域也有新的應用,如工業控制領域、在環境保護領域、在設施農業中、在多媒體圖像領域、其它有關傳感器的應用。
《2014-2018年中國傳感器行業預測及投資策略研究報告》顯示,中國傳感器行業,雖然發展迅速,但是也存在一些不利的因素。如在產品技術上產業基礎薄弱、科技與生產脫節、產品技術水平偏低、產品種類欠缺、企業產品研發能力弱。但另一方面國家不斷制定有利傳感器產業發展的戰略與政策,全年整機系統市場的快速發展,新興技術的不斷推動也都成為傳感網發展的利好因素。
全球現在大概有40個國家從事傳感器的研制生產工作,研發、生產單位有5000余家,產品達20000多種。國內有1688家企事業從事傳感器的研制、生產和應用,其中從事MEMS研制生產的有50多家,但規模和應用領域都較小。
在國際市場上,德國、日本、美國、俄羅斯等老牌工業國家的企業主導了傳感器市場,許多廠家的生產都實現了規模化,有些企業的年生產能力達到幾千萬只甚至幾億只。相比之下,中國傳感器的應用范圍較窄,更多的應用仍然停留在工業測量與控制等基礎應用領域。有賴于此,中國傳感器市場競爭十分激烈。
未來5年將是中國傳感器市場穩步快速發展的5年,在持續30%以上的年度增長動力之下,2014年中國傳感器市場規模有望達到1200億元以上。目前從整個氣體傳感器領域來看,技術雖然穩定性大,但門檻很低。未來的前進方向只能是高精尖。而物聯網的發展將極大推進傳感器領域發展,其在能源、智能感知、安全監控、環保等領域將有極大應用。預計到2020年,氣體傳感器產業規模將達到600億元以上,國產化率達到70%以上。
其中包括基于 MEMS技術的傳感器、環境監測設備用氣體傳感器、流量傳感器、濕度傳感器等。此外,發布的《物聯網十二五規劃》中,在重點工程內容中也提到發展微型和智能傳感器、無線傳感器網絡等。傳感器在其他領域也有新的應用,如工業控制領域、在環境保護領域、在設施農業中、在多媒體圖像領域、其它有關傳感器的應用。