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近年來，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的興起與傳感器的興起密不可分。平均而言，每上線一臺新的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備就會連接四個新的傳感器。目前約有140億個物聯(lián)網(wǎng)連接，部署了500多億個聯(lián)網(wǎng)傳感器。物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)堆棧中扮演著至關(guān)重要的角色，因為這些傳感器從物理世界收集數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
2022年出貨的所有傳感器中有三分之一是物聯(lián)網(wǎng)傳感器，這意味著它們是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的一部分。
根據(jù)戰(zhàn)略物聯(lián)網(wǎng)市場洞察提供商IoT Analytics發(fā)布的《2022-2027年物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場報告》，2022年物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場規(guī)模達到109億美元，預計未來五年將以16%的復合年增長率增長。
基于MEMS的物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場強勁，2022年占全球傳感器收入的50%。這一細分市場的領(lǐng)先公司是博世Sensortec和意法半導體。
圖像傳感器市場對物聯(lián)網(wǎng)也很重要，因為有三個最重要的物聯(lián)網(wǎng)用例推動了它的采用，即機器視覺、聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控攝像頭和先進的汽車駕駛輔助系統(tǒng)。這一領(lǐng)域的領(lǐng)先傳感器供應商包括索尼和AMS AG。
在未來幾年，物聯(lián)網(wǎng)傳感器市場上幾項令人興奮的技術(shù)創(chuàng)新將改變物聯(lián)網(wǎng)傳感器的格局。
首先是傳感器，它們正變得越來越先進。物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)的關(guān)鍵創(chuàng)新包括更高的計算能力和檢測來自多個離散傳感元件的信號的能力。業(yè)界將這些更先進的設(shè)備稱為“智能傳感器”。智能傳感器可以直接處理信號，而不是簡單地將傳感器信號傳遞到價值鏈的下一級。例如，他們可以驗證和解釋數(shù)據(jù)、顯示結(jié)果或運行特定的分析應用程序。這樣，傳感器就成了邊緣設(shè)備。
最先進的智能傳感器現(xiàn)在也將人工智能融入他們的設(shè)計中。這些傳感器是為人工智能推理而設(shè)計的，它具有許多優(yōu)勢，例如，可以立即做出決定，并且可以處理敏感數(shù)據(jù)，而無需將其發(fā)送到其他地方，從而造成數(shù)據(jù)被盜的風險。
例如，2022年1月，亞馬遜推出了Ring Home安全玻璃破碎傳感器，該傳感器利用人工智能技術(shù)和Syntiant NDR101BQQF神經(jīng)處理器直接在傳感器上檢測玻璃破碎。該傳感器可準確檢測25英尺外的玻璃破碎事件，如玻璃破碎或破裂，并當場發(fā)出警報。
越來越多的傳感器使用太陽能或動能等可再生能源為自己供電，從而消除了更換電池或其他電源的需要。這一創(chuàng)新提高了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的可靠性和壽命，尤其是那些部署在偏遠或難以訪問的位置的設(shè)備。此外，這些設(shè)備是自我可持續(xù)的，有助于減少整個系統(tǒng)設(shè)置對環(huán)境的影響。
能量采集的使用正在導致傳感器設(shè)計的變化，通過以下變化使傳感器變得更節(jié)能：降低形狀因數(shù)和提高信噪比。
Eco就是一個例子，這是一種專為室內(nèi)環(huán)境設(shè)計的溫濕度傳感器。它是由室內(nèi)太陽能電池供電的，這使得它可以在沒有電池或外部電源的情況下在建筑物內(nèi)運行。由于其節(jié)能設(shè)計和太陽能電池的使用，該設(shè)備可以在黑暗中使用長達30天。此外，該設(shè)備通過LoRaWAN技術(shù)連接，這使得它可以使用最低功率進行遠距離無線數(shù)據(jù)傳輸。這使得它非常適合在各種室內(nèi)環(huán)境中使用，如辦公室、倉庫或工廠。
在某些情況下，安裝物理傳感器(例如，在復雜或危險的環(huán)境中)不切實際或成本高昂。即將到來的替代解決方案包括軟傳感器和虛擬傳感器。
軟測量是一種計算算法，它基于其他現(xiàn)有的物理傳感器和算法/計算模型來估計難以測量的量的值，這些算法和算法/計算模型可以推斷出測量量的值。
虛擬傳感器類似于軟測量，不同之處在于它的值不是基于現(xiàn)有的物理傳感器，而是純粹基于算法/計算模型。
軟測量的一個例子是羅克韋爾自動化公司的預測質(zhì)量軟件應用程序創(chuàng)建預測模型，該模型使用來自儀器和實驗室分析的實時數(shù)據(jù)來估計工藝和產(chǎn)品條件。這些模型以植物歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，作為預測質(zhì)量參數(shù)的推論傳感器(作為附加物理傳感器的替代方案)。
虛擬傳感器的一個例子是西門子的口袋大小的邊緣計算機，它可以連接到資產(chǎn)(例如電機)上，并幫助計算虛擬傳感器的值。例如，通過將最新的運行電機數(shù)據(jù)輸入數(shù)字模型，可以實時計算溫度。這種操作既不需要現(xiàn)場溫度計，也不需要任何其他傳感器讀數(shù)，因為它依賴于機器狀態(tài)參數(shù)和虛擬電機模型。
傳感器是自動駕駛汽車的重要組成部分，因為它們?yōu)樗鼈兲峁┯嘘P(guān)周圍環(huán)境的信息。車輛的車載計算機使用這些信息來導航和做出決策。自動駕駛的三個關(guān)鍵傳感器包括激光雷達、雷達和3D攝像頭(圖像傳感器)。梅賽德斯、寶馬、沃爾沃和通用汽車等主要汽車原始設(shè)備制造商都選擇了激光雷達作為自動駕駛的傳感器。此前(2021年前)，特斯拉主要依靠雷達技術(shù)。然而，最近，該公司開始向特斯拉愿景(一種基于攝像頭的系統(tǒng))過渡，于2021年從Model 3和Model Y上移除了雷達，隨后在2022年從Model S和Model X上移除了雷達。
索尼、Mobileye和Waymo目前正專注于物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)創(chuàng)新，將攝像頭與激光雷達和雷達等其他傳感技術(shù)相結(jié)合，以改善其自動駕駛解決方案的圖像分析。當相機、雷達和激光雷達感知環(huán)境的不同特征時，這種組合(也稱為“傳感器融合”或“冗余”)背后的想法是為系統(tǒng)提供更豐富的單一世界模型，以決定行動路線或計算輸出?？傮w而言，自動駕駛汽車中的傳感器協(xié)同工作，提供車輛周圍環(huán)境的完整圖像，使其能夠做出安全高效的駕駛決策。
例如，索尼依賴于在自動駕駛應用中使用帶有激光雷達或雷達的攝像頭進行對象識別任務(wù)的好處。該公司正在研究一種將相機和雷達相結(jié)合的解決方案。這種組合可能有利于在夜間識別人和車輛。此外，相機和激光雷達的組合對于停車輔助功能非常有用，這些功能需要高度精確的距離測量。
“只有當所有的技術(shù)部件都被構(gòu)建為一個單一的集成系統(tǒng)時，自動駕駛汽車才能取得成功，從而實現(xiàn)所有部件之間的協(xié)同作用。Mobileye首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人阿姆農(nóng)·沙舒亞(Amnon Shashua)表示:“構(gòu)建從硅到全自動駕駛系統(tǒng)的完整堆棧是一項艱巨的任務(wù)，這正是Mobileye開始做的事情。”
生物傳感器和一次性傳感器技術(shù)最近已經(jīng)成熟，并已在醫(yī)療保健行業(yè)中采用。然而，最近在生物傳感器研究方面的突破表明，這項技術(shù)在其他領(lǐng)域也幾乎已經(jīng)準備好上市。術(shù)語“生物傳感器”是“生物傳感器”的縮寫。生物元素與被測分析物相互作用，換能器將生物反應轉(zhuǎn)換為電信號。根據(jù)它們的應用，生物傳感器也被稱為免疫傳感器、光學電極、共振鏡、化學金絲雀、生物芯片、血糖儀或生物計算機。
生物傳感器的一個例子是雅培Freestyle Libre是用于血糖監(jiān)測的最商業(yè)化的生物傳感器解決方案之一。Freestyle Libre系統(tǒng)目前在全球擁有300多萬用戶。2022年第二季度，雅培報告自由式Libre系統(tǒng)的銷售額有機增長超過25%。
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