物流產(chǎn)品網(wǎng)（ID:products56）原創(chuàng)

　　作者 | 李波

　　近年來，歸功于智能傳感器等技術(shù)的發(fā)展，物流業(yè)正在發(fā)生翻天覆地的變化。在智慧物流時代，傳感器發(fā)揮著重要作用，大量的數(shù)據(jù)采集與傳輸，都依靠整個系統(tǒng)核心元件的傳感器來完成。這里，我們對傳感器的過去、今天與未來進(jìn)行闡述，以期人們對其有全面的了解。

　　一、傳感器的來龍去脈

　　傳感器并不新鮮，它們已經(jīng)被使用了很長時間，第一個傳感器是在19世紀(jì)發(fā)明的。

　　傳感器是一種檢測裝置，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理及傳輸。能夠感知被測信息,并將其感知到的信息按照一定的規(guī)則轉(zhuǎn)化為電信號輸出或轉(zhuǎn)化為其他所需形式的信息，以滿足信息傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制。

　　事實(shí)上，傳感器是一個非常龐大的家族，它擁有14大類、65個家族、366種技術(shù)，甚至于更多，且?guī)缀鯌?yīng)用于各個行業(yè)，輸入可能是光、熱、運(yùn)動、水分、壓力等環(huán)境現(xiàn)象中的任何一種。

　　傳感器通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，可以將其感知到的信息轉(zhuǎn)換成可輸出的信號。傳感器主要分為常用傳感器、新型傳感器以及數(shù)字傳感器三大類。

　　傳感器技術(shù)在我國起步較晚，20世紀(jì)90年代才確立為國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，目前已逐步掌握中低端傳感器生產(chǎn)的相關(guān)技術(shù)，進(jìn)入從傳統(tǒng)型到新型傳感器轉(zhuǎn)變的重要階段。

　　在傳感器產(chǎn)業(yè)技術(shù)及工藝方面，美國、德國及日本等發(fā)達(dá)國家長期在國際市場上保持領(lǐng)先，高端傳感器市場主要由美國、日本以及德國等少數(shù)幾家公司占據(jù)，如霍尼韋爾、德州儀器、意法半導(dǎo)體、英飛凌、博世、飛思卡爾等。

　　傳感器屬于基礎(chǔ)科學(xué)，其中關(guān)鍵的一環(huán)是敏感元器件，然而國產(chǎn)傳感器的設(shè)計、封裝以及裝備等技術(shù)都較國外存在一定的差距。

　　傳感器在物流領(lǐng)域中的應(yīng)用只是其中的一個部分，但是其重要性卻日益凸顯。物流行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的是采用光敏元件的傳感器，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)功能，如光電傳感器、光幕傳感器等，它們應(yīng)用在入庫、上架、揀選、出庫等各個倉儲物流作業(yè)環(huán)節(jié)的商品或設(shè)備信息讀取、檢測及復(fù)核上。隨著物流的進(jìn)一步發(fā)展，自動化立體庫、AGV、各類揀選機(jī)械手及機(jī)器人對傳感器的應(yīng)用越來越多。

　　傳感器是智慧物流的基礎(chǔ)，智慧物流的發(fā)展離不開大量的數(shù)據(jù)采集與傳輸，這推動作為整個系統(tǒng)核心元件的傳感器呈現(xiàn)快速增長。傳感器作為智能裝備感知外部環(huán)境信息的自主輸入裝置，對智能裝備的應(yīng)用起著技術(shù)牽引和場景升級的作用。

　　數(shù)據(jù)是智慧物流的關(guān)鍵，而這些數(shù)據(jù)則需要依靠領(lǐng)先的掃描技術(shù)、無線設(shè)備等傳感技術(shù)和通用性設(shè)備相連，以實(shí)現(xiàn)快速的信息獲取。傳感器是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。

　　傳感器的外延正不斷擴(kuò)大，它不僅僅是簡單的物理信號轉(zhuǎn)換為電信號的檢測器，更是一種數(shù)據(jù)交換器，在萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)世界里只要能產(chǎn)生數(shù)據(jù)的都可以認(rèn)為是傳感器。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳感器的運(yùn)營范圍廣泛，市場規(guī)模廣闊。

　　二、傳感器的今天現(xiàn)狀

　　先看一個場景：一臺臺運(yùn)送各種零件、物料的機(jī)器人，按照指令和程序設(shè)定好的路線井然有序地穿梭在生產(chǎn)線旁，實(shí)現(xiàn)了近千種零部件100%智能運(yùn)輸，在這里，傳感器功不可沒。

　　目前，智慧物流已進(jìn)入應(yīng)用的初級階段，在智慧物流過程中，傳感器需要對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行智能搜集與分析，同時必須能夠與互聯(lián)網(wǎng)或者云端進(jìn)行信息交互，這對傳感器提出更高要求。

　　這種高要求主要體現(xiàn)在兩個方面。第一，更靈活的接口。傳感器不僅要在控制器層實(shí)現(xiàn)通信，還要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)層的通信。第二，更智能的功能。傳感器越智能，提供的數(shù)據(jù)越緊湊、整個系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)源的效率也將越高，分析結(jié)果也更加準(zhǔn)確。

　　目前傳感器遇到的挑戰(zhàn)是通過互聯(lián)網(wǎng)或“云”實(shí)現(xiàn)信息交互等功能還不完善。另外，尺寸、價格、電池壽命也不理想。

　　傳感器不僅意味著數(shù)據(jù)的采集和互聯(lián)，還需要通過提供創(chuàng)新的解決方案實(shí)現(xiàn)流程和運(yùn)營的優(yōu)化，并且通過識別和挖掘數(shù)據(jù)，完善業(yè)務(wù)決策。AMR（自主移動機(jī)器人）是機(jī)器智能化、引領(lǐng)智能制造進(jìn)程的新一代物流設(shè)備，在硬件方面集成了多傳感器融合等高新技術(shù)，具備自動駕駛、自主決策的能力，初頻實(shí)現(xiàn)了傳感器的高功能。

　　物聯(lián)網(wǎng)是物流發(fā)展的黑科技，目前已初步應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)可分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。感知層位于物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)中的最底層，是物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)和物理實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。沒有感知就沒有物聯(lián)數(shù)據(jù)的采集，也沒有網(wǎng)絡(luò)上物體的特征數(shù)據(jù)，感知是物聯(lián)網(wǎng)的先行技術(shù)，也是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的核心。

　　目前感知技術(shù)的成本正在大幅度降低，相比10年前，傳感器價格平均下降了54%，聯(lián)網(wǎng)處理器價格下降98%，成本降低使得大規(guī)模智能化部署加速發(fā)展。

　　傳感器的性能涉及兩個方面，第一是單個傳感器的精確度，第二是能否做到多種數(shù)據(jù)的結(jié)合，通過多種數(shù)據(jù)能夠算出一些東西來，產(chǎn)生新的性能，新的數(shù)據(jù)。越來越多的應(yīng)用需要性能更加高精度的傳感器，在過去一段時期，常見的應(yīng)用于工業(yè)、物流設(shè)備及系統(tǒng)中的傳感器模塊增加了互聯(lián)互通性。

　　目前，智能傳感器已出現(xiàn)并投入了應(yīng)用，在不同行業(yè)的應(yīng)用中，可以使事情變得更高效，更輕松。

　　智能傳感器是從物理環(huán)境中獲取信息并使用嵌入式微處理器和無線通信來監(jiān)視，檢查和維護(hù)各種系統(tǒng)的設(shè)備，他們有能力以更少的錯誤更準(zhǔn)確地收集環(huán)境數(shù)據(jù)。

　　智能傳感器依靠內(nèi)置的微處理器來幫助它們執(zhí)行各種功能，例如數(shù)字處理，模擬到數(shù)字的代碼轉(zhuǎn)換，接口功能以及計算。它們還根據(jù)收集的輸入確定何時需要存儲或刪除數(shù)據(jù)。

　　面對越來越多客戶對于智慧物流、智能倉儲技術(shù)的迫切需求，智能傳感器將發(fā)揮重要作用。

　　從制造角度來看，傳感器公司的競爭核心還是產(chǎn)品技術(shù)本身，因?yàn)閭鞲衅骶褪穷愃颇M器件，模擬器件跟數(shù)字器件的差別很大，數(shù)字器件往往是看芯片的規(guī)模，而傳感器像模擬器件一樣，它的核心是性能，而性能的提升，核心還是在產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)工藝的研發(fā)。

　　國內(nèi)傳感器企業(yè)在全球的排位是比較落后的，全球前30家傳感器公司，中國在其中的占比很小，而這些中國公司，更多是在傳感器的封裝方面。歐美大的公司，都是采用向客戶提供一整套的方案的策略；國內(nèi)的公司受到規(guī)模、研發(fā)能力、市場品牌等限制，基本上只能做單個的，且量小、高單價。

　　近幾年，國內(nèi)傳感器公司有了長足的發(fā)展，但中國傳感器走向世界的路還是很長的，中國傳感器設(shè)計和制造企業(yè)的發(fā)展還很重要。

　　實(shí)際上傳感器有很多不同的辦法實(shí)現(xiàn)，所以對傳感器來講每個產(chǎn)品它有自己的發(fā)展路線，且在不同應(yīng)用領(lǐng)域有不同的發(fā)展路線，這點(diǎn)需要我國的企業(yè)重視。

　　此外，除了對傳感器設(shè)備的要求越來越高，為支持智慧物流的應(yīng)用，對傳感器和傳感器節(jié)點(diǎn)開放式標(biāo)準(zhǔn)的需求也與日俱增。

　　三、傳感器的未來方向

　　傳感器未來的發(fā)展方向與新基建有著千絲萬縷的聯(lián)系，而在新基建中，物聯(lián)網(wǎng)占據(jù)重要位置。

　　物聯(lián)網(wǎng)包括四個組件：傳感器、網(wǎng)絡(luò)、云和應(yīng)用程序。保證物聯(lián)網(wǎng)的良好運(yùn)作，需要眾多感知技術(shù)的加持，大量信息的采集與傳輸都需要依賴傳感器這一核心設(shè)備。傳感、模組等硬件是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)載功能的柱石。

　　物聯(lián)網(wǎng)工作流程從傳感器設(shè)備開始，傳感器設(shè)備是用于從其環(huán)境中收集數(shù)據(jù)，并利用超級計算機(jī)與云計算對該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行整合，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、動態(tài)化，智慧化。

　　傳感器的下一個主要窗口就是物聯(lián)網(wǎng)，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，中國毫無疑問在全球是擁有應(yīng)用場景最多的地方。

　　到2023年，全球物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場預(yù)計將以每年42%的速度增長，覆蓋所有垂直行業(yè)，屆時將達(dá)到400億美元。

　　5G將會給傳感器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)帶來什么變化？5G時代將實(shí)現(xiàn)毫秒量級的端到端時延和可達(dá)海量的連接數(shù)。傳感器表面上看是不同的場景，但應(yīng)用發(fā)展的核心就是大數(shù)據(jù)。如果沒有5G這樣的通訊，它的數(shù)據(jù)顆粒度以及多種數(shù)據(jù)的價值就很難體現(xiàn)出來。對大數(shù)據(jù)來說，傳感器是大數(shù)據(jù)“挖掘機(jī)”，是其中非常主要的器件。

　　因此，模組化的傳感器毫無疑問是未來方向，采用傳感器模組，就可以接受到更多不同的信號，產(chǎn)生更多的數(shù)據(jù)量和價值，模組化相當(dāng)于把傳感器的一個觸角延展出去。

　　結(jié)語：智能物流是工業(yè)4.0、智能制造實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，而傳感器在智能物流領(lǐng)域的發(fā)展被企業(yè)看好并積極展開市場布局。我們認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)終將改變世界，智能傳感器正成為行業(yè)未來發(fā)展的方向。