几张图看懂工业无线传感器市场都有啥看头

    个人电脑的普及奠定了互联网基础，智能手机的发展已经带我们进入移动互联网时代。现在，我们正在进入感知时代，并迎来了物联网的发展热潮。物联网中的关键技术之一就是传感器技术。我国传感器市场的四大应用领域为工业领域、汽车电子、通信电子、消费电子。无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN) 在工业物联网应用过程中起到了枢纽的作用，负责将独立的传感器单元通过无线网络连接起来，并将各个传感器采集的数据传输汇总，以实现对空间分散范围内物理或环境状况的协作监控，进而根据这些信息进行相应的分析和处理。由此可见，感知时代的来临以及工业4.0的兴起为工业传感器和工业无线传感器网络产品发展创造了良好的发展机遇。
 
一、 工业物联网发展现状及发展因素

    物联网是中国战略性新兴产业的重要组成部分，蕴含着巨大的经济价值，赋予了“两化融合”更多智能化内涵，用物联网改造传统产业，必将提升传统产业的经济附加值，有力推动我国经济发展方式由生产驱动向创新驱动的转变,促进我国产业结构的调整;同时，随着物联网新技术、新产品、新应用、新服务模式的创新，也必将催生一批新兴业态，成为中国新的经济增长点。
 
    目前，我国物联网发展与全球同处于起步阶段，初步具备了一定的技术、产业和应用基础，呈现出良好的发展态势。据工业和信息化部数据，2014 年我国整个物联网产业的销售收入达到6000 亿元以上。近几年我国物联网产业发展的综合增长率达到了30%以上，充分体现了其强劲的发展势头。
 

图1 2010-2019年中国物联网整体规模与增长预测

    物联网是由感测终端、信息传输、处理中心和应用用户组成的网络，其技术已经进入实际应用阶段，如智能工业、智能农业、智能物流和智能交通等各领域。而工业是物联网应用的重要领域，工业物联网是通过将传感器嵌入装配到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、油气管道等各种工业设备中，实现物联网与工业过程的有机融合，从而大幅提高生产制造效率，改善产品质量，并降低产品成本和资源消耗，将传统工业提升到智能工业。
 
    2014年我国工业物联网规模达到1157.3亿元，在整体物联网产业中的占比约为18%。在政策的推动下，预计2020年，工业物联网在整体物联网产业中的占比将达到25%，规模将突破4500亿元。

图2 2010-2019年中国工业物联网整体规模与增长预测

    从上图中可以看出，未来几年我国工业物联网的整体规模一直保持着25%以上的增长势头。制造企业提升自身竞争力是推动工业物联网发展的主要原因。我国企业目前多处于工业2.0与3.0的边缘，成本控制、生产效率和流程管理等方面水平较低，需要提升的空间还很大。物联网技术为信息化和工业化融合创造了一个结合点，使得信息化进程和工业化进程不再独立进行，而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融，以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，帮助企业进行生产流程、组织管理和服务升级等方面的改造，进而提升企业在市场中的竞争力。

 
    同时，政策因素有力的推动了工业物联网的发展。随着工业4.0战略在全球范围的推进，智能工业逐渐变成各国的焦点。在鼓励节能减排和绿色环保的大背景下，从2009年基于物联网的“感知中国”命题的提出，到2012年工业和信息化部发布的《物联网“十二五”发展规划》，再到2015年李克强总理签批的中国版“工业4.0”规划《中国制造2025》，我国工业物联网的发展有着良好的政策环境。

二、 工业传感器发展现状及未来趋势

    传感器在工业自动化领域极为重要，扮演着为物理世界和控制系统提供信息连接的重要角色。在工业过程控制中，计算机技术已经相对成熟，需要采集的信息正在不断增加，生产过程要求大量的各类传感器，如压力传感器、热敏传感器、光敏传感器、气体传感器、湿敏传感器和磁敏传感器等，把大量非电量的物化参数转化成电信号控制信息，以满足各个工业过程中的自动化和智能化的发展需求。如今，使用数量较多的有压力、位移、加速度、角速度、温度、湿度和气体传感器。
 
    中国传感器产业整体素质参差不齐，高端产品自给率不足。2014年，我国从事传感器研制、生产和应用的企事业单位共2000多家，从事微系统研制、生产的企业有50多家，产品种类共计6000多种，年总产量40多亿只，市场销售额接近1000亿元。其中，2014年传感器在工业领域的应用规模达到143.1亿元，约占传感器市场规模的15%。

图3 2010-2019年中国工业传感器市场规模与增长预测

 
    未来几年，信息技术在工业领域的全面应用将会促进工业传感器市场规模的迅速增长。“中国制造2025”的提出会促进企业全面智能化改造，加快产品更新换代，提高产品技术含量，逐渐缩短国内与国际先进水平的差距，在生产设备、工业环境和流程管理等部分中融入传感器、微处理器、PLC和数字通信接口等现代信息技术，提高产品的数字化、智能化和网络化的程度，进而提高产品的技术含量和附加价值，最终实现我国制造企业竞争力的提高以及整体工业水平的提高。由此可见，传感器在工业领域将会有广阔的应用前景。
 
    然而，传统的传感器在工业领域依旧存在着一些局限性：与总线相连的传感器代价昂贵，传感器组网的开销成本巨大;在人力难以靠近的危险区域布线困难;不同类型的传感器和控制系统的软硬件之间协议不兼容。
 
    在此背景下，随着无线传感器网络技术的发展与成熟，无线传感器网络产品开始凭借自身独特的优势，开始逐步替代传统有线传感器产品，并渗入到工业领域的各个环节，成为市场上的新兴热点。无线传感器与传统有线传感器相比存在，其优势主要体现在以下几个方面：
 
    1、无线传感器具有较高的灵活性，适用于有移动需求但不方便布线的情况，如起重机、移动装瓶设备、交通行业、自动引导车辆系统和单轨输送机等。
 
    2、无线传感器具有较高的可靠性。无线传感器可以避免运动带来的损伤，如长拖链所带来的导线弯折、旋转运动导致电缆线的扭曲折断等。同时，排除了有线网络中由连接器引起的故障因素。
 
    3、无线传感器具有较高的安全性。随着技术的发展和新威胁的不断出现，安全维护的升级能力是必不可少的。新的加密策略和隐蔽的数据传送预示着无线的安全级别将超过有线系统。另外在一些危险的极端环境，如不方便布线的爆破场合，无线传感器可以保障人员安全。
 
    4、无线传感器可以大幅度减少人员工作量。受桥梁、河流、山川等地势影响，线缆无法任意建设的地方，无线传感器可以减小人力成本和工程周期。故障出现时，无线传感器检修点较为集中，可以消除以往沿线巡查的繁琐事务。
 
    5、无线传感器成本低廉。无线传感器相对于有线传感器安装、维护、故障诊断和升级配线费用具有明显的成本优势。
 
    如今，现代化工业生产向着大型、快速、高效、低耗和环保的方向发展。随着信息技术的发展，生产的智能化和业务流程的智能化是整体智能化的前提，企业纷纷开始实施生产线的改造以及IT设备的升级改造来实现企业内部的互联网化，最终实现新一代信息技术与制造业深度融合，形成新的生产方式、产业形态和商业模式。无线传感器因为其灵活、安全、可靠、便捷以及低成本将在未来企业智能化生产中发挥特殊的作用。

图4 2010-2019年无线工业传感器在工业传感器中的占比与预测