傳感器在智慧家居中的應用及發展趨勢

發布日期: 2016/07/29
得益於物聯網技術支持,智慧家居產業得以快速發展,產業概念逐漸落地。在傳統家居向智慧家居過渡的同時,我們的生活正被智慧團團包圍。熟悉物聯網的人都知道,此產業鏈可細分為標識、感知、處理和訊息傳送 4 個環節,而處於幾大環節中最底層的標識(訊息採集)與我們生活最為貼近。

在利用訊息的過程中,首先要解決的問題就是要獲取準確可靠的訊息,而傳感器就是獲取自然和生產領域中訊息的主要途徑與手段,其扮演著不可或缺的角色。作為物聯網的子行業,智慧家居也是物物相聯的互聯網路。

有人將傳感器比作智慧家居網路的神經末梢因為智慧家居系統是通過各種類型的傳感器,獲得家居環境的即時數據,並調用家電設備,利用負回饋的控制系統,保持家居系統始終處於使人感覺最安全、舒適、環保的狀態

所以在標識環節中,傳感器的作用不可小覷,而在物聯網的每個環節中,主要涉及的關鍵技術,包括傳感器、射頻辨識、傳感器網路、網路通信等幾大類技術,本文將從傳感器技術為切入點,進行傳感器技術、應用用與市場剖析。
1、傳感器技術
首先,我們不得不瞭解下什麼是傳感器?對岸中國的國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是:「能感受規定的被測量件並按照一定的規律(數學函數法則)轉換成可用信號的器件或裝置,通常由敏感元件和轉換元件組成」。

對於搞技術的人來說,傳感器是最熟悉不過的名詞,其負責物聯網訊息的採集,是物體感知物質世界的「感覺器官」、是實現對現實世界感知的基礎、是物聯網服務和應用的基礎。傳感器通常由敏感元件和轉換元件組成,可通過聲、光、電、熱、力、位移、濕度等訊號來感知,為物聯網的工作採集、分析、反饋最原始的訊息。

傳感器種類及品種繁多,原理也各式各樣。隨著技術的發展,新的傳感器類型不斷產生,應用領域也越來越廣泛。傳感器技術的發展與突破主要體現在兩個方面:一是感知訊息方面;二是傳感器自身的智慧化和網路化。
2、傳感器在智慧家居中的分類
智能家居傳感器種類眾多,我們在使用過程中如何分類呢?人們通常是根據需要,站在不同的角度,為突出某一側面來分類的。下面我們來一一介紹:
第一種是5 類分類法,具體說明見下表:
触摸智能家居神经末梢 大话传感器
第二種按照其用途來分,傳感器可分類為壓力敏和力敏、位置、液面、能耗、速度、熱敏、光敏、聲敏、加速度、射線輻射、角度、振動、溫度、流量、距離、濕敏、磁敏、色敏、味敏、氣敏、真空度、生物等傳感器。
第三種按照從所應用的材料觀點出發可將傳感器分成下列幾類:
①按照其所用材料的類別分: 金屬、聚合物、陶瓷、混合物傳感器。
②按材料的物理性質分: 導體、絕緣體、半導體、磁性材料傳感器。
③按材料的晶體結構分: 單晶、多晶、非晶材料傳感器。
第四種按照其製造技術, 可以將傳感器區分為整合、薄膜、厚膜和陶瓷傳感器。
①整合傳感器是用標準的生產矽基半導體整合電路的製程技術製造的。通常還將用於初步處理被測信號的部分電路也整合在同一晶片上。
②薄膜傳感器則是通過沈積在介質襯底(基板〉上的相應敏感材料的薄膜形成的。使用混合技術時, 同樣可將部分電路製造在此基板上。
③厚膜傳感器是利用相應材料的漿料塗覆在陶瓷基片上製成的, 基片通常是Ah03 製成的, 然後進行熱處理, 使厚膜成形。
④陶瓷傳感器採用標準的陶瓷工藝或其某種變種工藝(溶膠一凝膠等〉生產。
第五種按照被測量來分,見下表:
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第六種按新型傳感器分類: 可分為雷射與紅外線傳感器、智慧傳感器、模糊傳感器、微傳感器、網路傳感器、核輻射傳感器、超音波傳感器、生物傳感器等。
3、傳感器在智慧家居中的應用
眾所周知,真正的家居智慧化僅靠智慧手機和智慧路由是遠遠不夠的,真正的智慧家居,還需要大量的傳感器作為支持,否則,智慧手機、智慧路由也不能感知用戶真實情況。
仔細去看目前市場上的智慧家居產品,其實各企業對智慧家居的做法基本一致:使用硬體作為接入點,通過傳感器或者其他方式蒐集設備數據、用戶使用數據,然後利用後端的大數據、優秀算法,突破螢幕以及鍵盤的範疇,將更加個性化和符合個人需求的網路服務帶入家庭的方方面面。
從這裡我們可以看出,企業加大在傳感器產品層面上的研究,是做出一個「好產品」的前提。
4、傳感器市場潛力
近年來,全球傳感器市場一直保持快速增長,2012年全球傳感器市場規模已達到952億美元,2013年約為1055億美元。未來,隨著經濟環境的持續好轉,市場對傳感器的需求將不斷增多。
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由物聯網引領的智慧交通、智慧家居、智慧電網等智慧化產業的發展,將極大推進傳感器行業的壯大。據悉,預計到2020年,僅氣體傳感器產業規模,就將達到600億元以上。
近年來智慧家居領域「大動作」頻頻,去年谷歌32億美元收購Nest,今年微信在和智能家居結合,包括電信營運商、設備商在內,各方爭相開發智慧路由器,為智慧家居構建發展基礎。智慧家居的大熱也為傳感器市場帶來更多發展機遇。
5、傳感器之殤
智慧家居在近兩年的熱炒下,業界普遍認為產業已經處於風口,但是,筆者在此不得不給產業澆上一瓢冷水。多方資料查證下,得出結論:智慧家居核心元件傳感器領域中國技術仍比較落後。數據顯示,中國傳感器品種在6000種左右,而國際已超過20000種。中國中高端傳感器進口佔比達80%,傳感器晶片進口更是高達90%,其中數位化、智慧化、微型化等高新技術產品更是嚴重短缺。
6、傳感器發展趨勢
近年來,隨著科技的不斷發展,傳感器技術飛速發展。由於微電子技術和微機械加工技術的快速發展,傳感器發展前景和應用領域正在不斷擴大,縱觀國際傳感器發展趨勢,傳感器有向多功能化、智慧化、可行動化、微型化、整合化、數位化、多樣化及網鹿化等多個發展趨勢。
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總結:在智慧家居領域,行動終端、智慧路由不能感知、採集用戶真實生活數據,所以真正的智慧家居需要大量的傳感器作為技術支撐。

前段時間中國發佈的《傳感器產業發展白皮書(2014)》表示,2009-2013年中國傳感器市場年均增長速度超過20%2014年市場規模已達到860億元上下,並預測未來5年中國傳感器市場將穩步快速發展,平均銷售增長率將達到30%以上。

雖然中國傳感器技術仍存在許多技術缺陷,但近兩年的中國智慧家居產業正迎來發展黃金期,可以預測未來傳感器在智慧家居領域的市場將不可估量。

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