新工業戰場,看傳感器技術如何製勝?
發布時間:2014-07-24 責任編輯:sherryyu
【導讀】工業用傳感器能夠測量或感知特定物體的狀態和變化,並轉化為可傳輸、可處理、kecunchudedianzixinhaohuoqitaxingshixinxi。gongyeyongchuanganqishishixiangongyezidongjiancehezidongkongzhideshouyaohuanjie。xiawenzezhuyaojieduzaixingongyefazhanbeijingxia,chuanganqijishudefazhanyuandonglijiyingyongqianjing。
在新的產業經濟環境下,工業領域的結構演變和調整正成為新的經濟增長動力,特別是在作為先進製造業代表的德國提出工業4.0的概念之後,“智能工業”與“智能生產”正成為帶動產業轉型升級的重要推動力。在這裏麵需要重點解決的是如何將資源、信息、物品和人進行互聯,這需要以信息網絡技術、數(shu)字(zi)化(hua)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)應(ying)用(yong)為(wei)重(zhong)點(dian),並(bing)依(yi)托(tuo)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)為(wei)基(ji)礎(chu),打(da)造(zao)全(quan)麵(mian)而(er)先(xian)進(jin)的(de)係(xi)統(tong)架(jia)構(gou)。下(xia)文(wen)則(ze)主(zhu)要(yao)解(jie)讀(du)在(zai)新(xin)工(gong)業(ye)發(fa)展(zhan)背(bei)景(jing)下(xia),傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)原(yuan)動(dong)力(li)及(ji)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。
工業用傳感器能夠測量或感知特定物體的狀態和變化,並轉化為可傳輸、可處理、kecunchudedianzixinhaohuoqitaxingshixinxi。gongyeyongchuanganqishishixiangongyezidongjiancehezidongkongzhideshouyaohuanjie,zaixiandaigongyeshengchanyouqishizidonghuashengchanguochengzhong,yaoyonggezhongchuanganqilaijianshihekongzhishengchanguochengzhongdegegecanshu,shishebeigongzuozaizhengchangzhuangtaihuozuijiazhuangtai,bingshichanpindadaozuihaodezhiliang。shenzhiwomenkeyishuo,meiyouzhongduozhiyoujialiandegongyechuanganqi,jiumeiyouxiandaihuagongyedeshengchantixi,gengbietangongye4.0體係的構建。

在工業自動控製係統中,傳感器處係統之首,其作用相當於係統感受器官,能快速、精jing確que地di獲huo取qu信xin息xi並bing能neng經jing受shou嚴yan酷ku環huan境jing考kao驗yan,是shi自zi動dong控kong製zhi係xi統tong達da到dao高gao水shui平ping的de保bao證zheng。如ru缺que少shao這zhe些xie傳chuan感gan器qi對dui係xi統tong狀zhuang態tai和he對dui信xin息xi精jing確que而er可ke靠kao的de自zi動dong檢jian測ce,係xi統tong的de信xin息xi處chu理li、控製決策等功能就無法談及和實現。比如工業機器人之所以能夠準確操作,是因為它能夠通過各種傳感器來準確感知自身、操作對象及作業環境的狀態,包括:其自身狀態信息的獲取通過內部傳感器(位置、位移、速度、加速度等)來(lai)完(wan)成(cheng),操(cao)作(zuo)對(dui)象(xiang)與(yu)外(wai)部(bu)環(huan)境(jing)的(de)感(gan)知(zhi)通(tong)過(guo)外(wai)部(bu)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian),這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao),足(zu)以(yi)為(wei)機(ji)器(qi)人(ren)控(kong)製(zhi)提(ti)供(gong)反(fan)饋(kui)信(xin)息(xi)。所(suo)以(yi),傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)影(ying)響(xiang)和(he)決(jue)定(ding)著(zhe)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)功(gong)能(neng)的(de)實(shi)現(xian)。
而在智能製造業的未來,對人機交互技術、機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)技(ji)術(shu)都(dou)有(you)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu),這(zhe)些(xie)都(dou)必(bi)須(xu)要(yao)依(yi)靠(kao)傳(chuan)感(gan)器(qi)技(ji)術(shu)來(lai)實(shi)現(xian)。相(xiang)對(dui)於(yu)傳(chuan)統(tong)製(zhi)造(zao)工(gong)業(ye),以(yi)智(zhi)能(neng)工(gong)廠(chang)為(wei)代(dai)表(biao)的(de)未(wei)來(lai)智(zhi)能(neng)製(zhi)造(zao)業(ye)是(shi)一(yi)種(zhong)理(li)想(xiang)的(de)生(sheng)產(chan)係(xi)統(tong),能(neng)夠(gou)智(zhi)能(neng)編(bian)輯(ji)產(chan)品(pin)特(te)性(xing)、成本、物流管理、安全、信賴性、時shi間jian以yi及ji可ke持chi續xu性xing等deng要yao素su。而er信xin息xi技ji術shu與yu傳chuan感gan技ji術shu,則ze是shi支zhi撐cheng工gong業ye智zhi能neng化hua的de重zhong要yao支zhi點dian。如ru今jin,作zuo為wei現xian代dai信xin息xi技ji術shu的de重zhong要yao支zhi柱zhu之zhi一yi的de傳chuan感gan器qi技ji術shu,已yi成cheng為wei工gong業ye領ling域yu在zai高gao新xin技ji術shu發fa展zhan方fang麵mian爭zheng奪duo的de一yi個ge製zhi高gao點dian。
bansuizhebandaotiqijianjishuhejichengdianlujishudekuaisufazhan,gezhongxianjindechuanganqichanpinbeiyuelaiyueduodiyingyongyugongyekongzhidegegelingyu。youtongjishujuxianshi,yujiweilaiwunian,guoneichuanganqishichangpingjunxiaoshouzengchanglvjiangda31%。本土傳感器需求規模快速增長的主要動力來自於工業電子設備和汽車電子、通信電子、消費電子和專用電子設備等。工業電子設備則是電子信息產業中增長最快的行業,也是傳感器應用最多的領域,如測量各種工藝變量、電子特性和物理量,以及傳統的運動/定位等。
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無線傳感器網絡技術發展提速
ruheyikaokejichuangxindeliliang,qiangzhanzhizaoyexindezhigaodian,zheshihenduochangshangdouzaisikaodewenti。eryouyumouxiegongyekongzhilingyudejishunandujiaoda,zhurukongzhiquyucedianfensan、轉動和旋轉場合較難測量、有毒有害危險場合檢測維護非常困難、複雜環境下敷設電纜成本高昂和長距離傳輸信號衰減嚴重等,使得無線傳感器網絡走進我們的視野。
無線傳感器網絡是微電子技術、無線通信技術、分布式計算等信息技術發展和融合的產物。它由大量集成有傳感器、數據處理單元和無線通信模塊的傳感器節點組成,通過無線信道相連,自組織地構成網絡係統。無線傳感器網絡具有低能耗、低成本、易(yi)使(shi)用(yong)和(he)泛(fan)在(zai)感(gan)知(zhi)等(deng)特(te)性(xing),使(shi)傳(chuan)統(tong)實(shi)踐(jian)中(zhong)因(yin)成(cheng)本(ben)等(deng)因(yin)素(su)未(wei)能(neng)實(shi)現(xian)在(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)的(de)某(mou)些(xie)重(zhong)要(yao)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)參(can)數(shu)的(de)測(ce)量(liang)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng),並(bing)能(neng)夠(gou)借(jie)此(ci)實(shi)施(shi)優(you)化(hua)控(kong)製(zhi)、提高產品質量、降低能效、jianshaoweihuyunxingchengben。ciwai,wuxianchuanganqiwangluoyiyutuozhanshengji,nenggouyouxiaojianshaoercitouzi,tigaojingjixiaoyi。zhexiexiantianyoushishidewuxianchuanganqiwangluojuyoushifenguangkuodeyingyongqianjing。
無線傳感器網絡在國防軍事、工業生產、環境監測、災zai害hai預yu警jing等deng眾zhong多duo領ling域yu有you著zhe廣guang泛fan的de應ying用yong前qian景jing。特te別bie是shi在zai一yi些xie傳chuan感gan器qi節jie點dian位wei置zhi需xu要yao隨sui機ji布bu置zhi的de工gong業ye應ying用yong場chang合he中zhong,無wu線xian傳chuan感gan器qi網wang絡luo正zheng快kuai速su增zeng長chang,眾zhong多duo工gong業ye企qi業ye開kai始shi采cai用yong諸zhu如ru基ji於yuZigbee和UWB等無線技術的典型無線傳感器網絡係統,應用在檢測、監視等工業過程控製方麵。
zaigongyewuxianchuanganqiwangluozhong,xuduojuyoutongxinhexinxichulinenglidechuanganqijiediantongguowuxiandefangshizuwanglianjie,bingxianghuxiezuo,gongtongwanchengduimubiaoxinxidecaijihejiancedengrenwu。zhezhongwangluonenggoushishiganzhichuanganqijiedianfenbuquyuneidegezhongjianceduixiangdexinxi,bingjiangxinxichuandigeiyuanduanyonghu。youzhuyugongyeshengchanguochenggongyideyouhua,bangzhutigaoshengchanxianguochengjiance、實時參數采集、生產設備監控、材料消耗監測的能力和水平,使得生產過程的智能監控、智能控製、智能診斷、智能決策、智能維護水平不斷提高。
比如鋼鐵企業應用各種傳感器和通信網絡,在生產過程中實現對加工產品的寬度、厚度、溫(wen)度(du)的(de)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang),優(you)化(hua)生(sheng)產(chan)流(liu)程(cheng)。環(huan)保(bao)監(jian)測(ce)部(bu)門(men)利(li)用(yong)無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)與(yu)環(huan)保(bao)設(she)備(bei)的(de)融(rong)合(he)實(shi)現(xian)對(dui)工(gong)業(ye)生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)產(chan)生(sheng)的(de)各(ge)種(zhong)汙(wu)染(ran)源(yuan)及(ji)汙(wu)染(ran)治(zhi)理(li)各(ge)環(huan)節(jie)關(guan)鍵(jian)指(zhi)標(biao)的(de)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)。在(zai)重(zhong)點(dian)排(pai)汙(wu)企(qi)業(ye)排(pai)汙(wu)口(kou)安(an)裝(zhuang)無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)設(she)備(bei),不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)企(qi)業(ye)排(pai)汙(wu)數(shu)據(ju),而(er)且(qie)可(ke)以(yi)遠(yuan)程(cheng)關(guan)閉(bi)排(pai)汙(wu)口(kou),防(fang)止(zhi)突(tu)發(fa)性(xing)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)事(shi)故(gu)的(de)發(fa)生(sheng)。工(gong)業(ye)安(an)全(quan)生(sheng)產(chan)管(guan)理(li)把(ba)感(gan)應(ying)器(qi)嵌(qian)入(ru)和(he)裝(zhuang)備(bei)到(dao)礦(kuang)山(shan)設(she)備(bei)、油氣管道、礦工設備中,可以感知危險環境中工作人員、設備機器、周邊環境等方麵的安全狀態信息,將現有分散、獨立、單一的網絡監管平台提升為係統、開放、多元的綜合網絡監管平台,實現實時感知、準確辨識、快捷響應、有效控製。
無(wu)線(xian)傳(chuan)感(gan)器(qi)網(wang)絡(luo)作(zuo)為(wei)現(xian)代(dai)信(xin)息(xi)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)的(de)新(xin)一(yi)輪(lun)製(zhi)高(gao)點(dian),正(zheng)在(zai)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)廣(guang)泛(fan)滲(shen)透(tou)和(he)應(ying)用(yong),並(bing)與(yu)未(wei)來(lai)先(xian)進(jin)製(zhi)造(zao)技(ji)術(shu)相(xiang)結(jie)合(he),正(zheng)形(xing)成(cheng)新(xin)的(de)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)製(zhi)造(zao)體(ti)係(xi)---泛在製造信息處理技術。這一體係是建立在泛在感知網絡技術基礎之上,並服務於智能製造體係,為製造中的設計、設備、過程、管guan理li和he商shang務wu提ti供gong無wu處chu不bu在zai的de網wang絡luo服fu務wu。盡jin管guan目mu前qian麵mian向xiang未wei來lai智zhi能neng製zhi造zao的de泛fan在zai網wang絡luo技ji術shu發fa展zhan還hai處chu於yu初chu始shi階jie段duan。但dan是shi隨sui著zhe工gong業ye無wu線xian傳chuan感gan器qi網wang絡luo技ji術shu的de提ti升sheng、工業產業的發展,這一製造體係亦在不斷發展和完善之中。
現在我們可以看清的是,通信技術及傳感器技術的發展、以及兩者的融合,極大的加快了工業自動化前進的步伐。比如ZigBee技術以其數據傳輸安全可靠、組網簡易靈活、設備成本低、低功耗等獨特的優勢,使得基於ZigBee的無線傳感器網絡在工業控製領域中展現了深厚的發展潛力和廣闊的市場前景。而且,包括傳感器材料技術、傳感器製造新工藝的進展都使得傳感器正在向著高精度、小型化、集成化、多功能化、多維化、智(zhi)能(neng)化(hua)和(he)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)方(fang)向(xiang)發(fa)展(zhan),這(zhe)些(xie)都(dou)為(wei)傳(chuan)感(gan)器(qi)未(wei)來(lai)在(zai)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)的(de)應(ying)用(yong)增(zeng)添(tian)了(le)更(geng)多(duo)想(xiang)象(xiang)空(kong)間(jian)。而(er)無(wu)論(lun)是(shi)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)產(chan)業(ye)還(hai)是(shi)智(zhi)慧(hui)城(cheng)市(shi)建(jian)設(she),甚(shen)至(zhi)包(bao)括(kuo)物(wu)聯(lian)網(wang)發(fa)展(zhan)趨(qu)勢(shi)等(deng),都(dou)在(zai)向(xiang)我(wo)們(men)昭(zhao)示(shi)著(zhe)傳(chuan)感(gan)器(qi)產(chan)業(ye)將(jiang)迎(ying)來(lai)多(duo)麼(me)輝(hui)煌(huang)的(de)發(fa)展(zhan)。
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