“智能制造”下的主角——传感器

文 李 伟

“智能制造”下的主角
——传感器

文 李 伟

传感器，作为物联网采集信息的终端工具，就如同物联网的“眼睛”“鼻子”和“耳朵”，是一种不可或缺的存在。

现今，当人们提及“工业4.0”这一概念时已经不再陌生，一言以蔽之，其背后所指为“工业+信息互联”。反观国内，我国则启用了一个专属的名词—“中国制造2025”，这两者的本质内容是一致的，都指向一个核心—智能制造。而面对“智能制造”始终绕不过一个词儿—传感器。

从近期我国发布的《中国制造2025》重点领域技术路线图中可窥探一二，在十大重点领域中，其中就有六大领域涉及传感器，如节能与新能源汽车、新一代信息技术产业、航空航天装备等，其所涉及的传感器包括温度传感器、压力传感器、振动传感器、陀螺仪、传感器ASIC等。位于上海宝山区复旦软件园的上海赛赫信息科技有限公司（以下简称“赛赫”）正是以传感器为主要经营业务的资深解决方案提供者。其核心技术为声表面波（SAW）技术，且已有成熟的产品推向了市场。目前，赛赫掌握了从建模仿真、材料选取、器件设计到封装测试，再到终端产品软件校准和测量等一整套技术。

记者说：

信息互联被看作是继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。而作为互联的关键所在——传感器，作为物联网采集信息的终端工具，就如同物联网的“眼睛”“鼻子”和“耳朵”，是一种不可或缺的存在。

赛赫在积极深挖技术创新、知识产权的同时，也努力在软件层上寻求设备、数据及服务的融合。以此在新一轮的“中国制造2025”国家战略背景下抢占传感器领域的先机。

自主创新，增添话语权

“中国制造2025”的实现基础就是各种信息通过相应的工业传感器实现互联，因此从某种程度上来看，对传感器在性能上也提出了更多的要求，如集成化、高精度、低功耗、无线化和连通性。这家成立于2011年6月以“研发型”为主打的赛赫，30余人的团队中研发人员占了80%，即5名员工里面有4个是研发人员。在人才梯队的构成中，本科以上学历者占据大多数，其中不乏来自北京航空航天大学、上海交通大学、同济大学、哈尔滨工程技术大学以及中国科技大学等高校的研发人员。

目前，赛赫已问世的产品是温度传感器。市面上，温度传感器无外乎红外、光纤、有源传感器三大类，而赛赫在历经数年的研发后，基于新一代传感材料和制备工艺的无线无源传感器可谓独具特色。“我们的产品是新型温度/压力传感系统，其基本工作原理为声表面波技术。声表面波传播于压电基片表面，通过物理、化学参量对声波传播特性的扰动对待测参量进行检测。我们在对基片上传播并返回来的信号进行数据处理以及专门的公式运算后读出实际温度、压力等数值。”对赛赫产品线异常熟悉的赛赫总经理张淳如是说，“我们在核心部件上创新地使用了陶瓷集成组件，最大的好处在于它能绝缘、防火，该技术已获得国内和国际专利认证，可以说我们的传感器已经与国际水平比肩。”

此外，该传感器的“无线无源”也有别于市面上其他传感器。无源，即不需要电池供电；无线，即信号的传输无需数据线。这些功能为地处高压、核辐射、山丘沟壑等地区的电网带去了福音，真正解决了无线无源传感器在智能电网领域中的应用问题。“中国的电网建设很快，但用电需求更快。目前，智能电网的监控存在两大问题：其一，电极老化、温度监控问题还没有良好的解决方案；其二，超高压电的安全巡检目前使用红外检测，容易造成误报。使用无线无源传感器，可以实时监控电力系统，保证智能电网稳定性和安全巡检精准性。”身为赛赫项目经理的冯炳康如是说。据悉，该款无线无源温度传感器的使用寿命可达15年到20年之久，兼具灵活性与稳定性。

截至目前，赛赫已经申请了三项国内发明专利，2015年1月被授权1项，还有两项进入复审阶段。此外，赛赫还相应申请了三项国际PCT发明专利。“目前在全世界一共有两家公司在温度传感器方面拥有完全自主的知识产权。一家为英国的TRANSENSE，还有一家就是中国上海的赛赫信息。”张淳在讲述的过程中语气瞬间高昂了起来，“值得注意的是，我们的专利跟它是互补的，互不侵犯。此外，我们非但做传感器，还做接收器以及提供整套解决方案。”就国内市场而言，出于安全的考虑，新产品的面世还需要一个接受的过程，但从目前来看，无线无源类温度传感器正处于被逐步接受的状态。

除了温度传感器之外，赛赫的产品还涵盖了压力传感器，主要应用于汽车行业，即胎压监测。目前，赛赫已与北汽奔驰、上海通用、广州菲亚特、天津丰田、武汉通用等厂家建立了战略合作伙伴关系。在它们的生产线上赛赫的产品已被调成了“出厂设置”，由此为车主的驾驶保驾护航。

进入蓝海

随着中国以及亚洲国家工业化的发展，以中国为主的亚洲地区也正在成为传感器领域全世界最大的市场，并占据近1/3的市场份额。资料显示，我国市场在2016年底将达到1200亿元的规模，目前传感器生产企业呈现集中度极强的特征。未来，市场增长点将在无线、MEMS以及生物传感器等领域，赛赫公司基于MEMS技术的SAW传感器将重点关注此市场的应用，并且积极发展行业应用，努力开拓更大的市场。

面对这一片巨大的蓝海，从张淳的口中可以看出他对于公司在未来的发展充满了希望，“目前在国内电力行业开关柜这块，存量大概是1000万台柜子，每年更新改造或新增的柜子，预估大概是50万台。当然这个数字里面会涉及各家的传感器产品，但初步预估我们将会占到十分之一的比重，当然也有可能不止。如果十分之一的话，那就是至少5万台柜子，折合下来大概有2亿多元入账。”

张淳的这一说法并非空穴来风。根据2015年版中国统计年鉴报告，当年销售的电力开关设备 (3.6kV—550 kV) 共151.8万台，按10年折旧更换来估算的话，中高压范围的开关设备市场存量为1000万台左右。如果所有开关设备都必须安装温度安全监控系统，按照每套5000元人民币的价格，则市场总容量约为500亿元人民币；如果假设10%的设备会安装，则市场容量约为50亿元人民币。因此，传感器这一市场就像一块尚未被切分的大蛋糕，国内外厂家纷纷瞄准了这一蓝海。

“SAW芯片级研发主要集中在欧美，分别是英国的TRANSENSE、德国的WIKA以及美国的VECTRON、INTELISAW公司（TRANSENSE子公司，冯炳康补充道，“2013年，SAW温度监控系统已经正式进入国家电网标准，赛赫公司是目前世界市场内仅有的两家可以提供成熟产品的供应商之一。因此，我们对于所研发出来的产品有着十足的信心。”