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传感器技术是让万物变得智能的关键

供稿:中国工控网 2016/8/26 9:19:21

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  • 关键词: 传感器 物联网
  • 摘要:万物互联和跨界融合的时代已经到来,物联网正以前所未有的速度蓬勃兴起,给世界带来改变,并赋予传统企业、科技企业、运营商在内的生态圈各方以无限想象空间,而传感器技术正是让万物变得智能的关键。

                                       

  万物互联和跨界融合的时代已经到来,物联网正以前所未有的速度蓬勃兴起,给世界带来改变,并赋予传统企业、科技企业、运营商在内的生态圈各方以无限想象空间,而传感器技术正是让万物变得智能的关键。

  “人类世界就是一个模拟的感知世界,人通过视听、触摸来感知,而物体则通过传感器。我们工作的中心就是感知和反馈。”意法半导体事业部副总裁兼大众市场MEMS和模拟产品部总经理Andrea Onetti对记者说。

  作为电子元器件微型机电系统(MEMS)领域的主要领导者,意法半导体(ST)拥有开发物联网产品所需的全部传感器以及其它组件,同时还提供软件开发工具,以此来简化开发者的工作,降低这个行业的进入门槛。

  聚焦物联网最核心

  物联网以其可预期的数十上百倍于移动通信的连接规模、万亿级的市场容量,吸引来自各行业各领域的企业竞相投入。中国移动预计,到2020年全球物联网市场规模将达8300亿美元,物联网连接设备将达500亿,其中基于蜂窝网络的物联网连接设备也将达到5.7亿;华为的“千亿连接”说认为,到2025年全球将有1000亿个连接,其中90%以上与物联网有关;来自Gartner的预测则显示,今年全球使用中的物联网设备将达64亿个,而这一数字到2020年则将增长至208亿个。

  在我国,物联网更是被写进了“十三五”规划之中。中国物联网研究发展中心预计,到2020年我国物联网产业规模将达到2万亿,预测期内复合年增长率达22%。

  “传感器是物联网架构中的核心,也是决定物联网产业发展速度的重要因素之一。”Onetti说,尽管物联网应用将是个长尾市场,产品形式多样、涵盖的产业链非常长,但从最核心的技术实现层面来看无非就是传感和反馈、通信连接和数据处理。在意法看来,从智慧城市到智能家居、智能泊车、智慧工业,智慧产业即是建立在各类传感器之上。

  智慧城市概念是基于对周围环境的感知和对城市重要基础设施的和实时控制,让智能城市的运行实现事半功倍,市民及其“智能物品”是两个重要的参与者。比如在在使用智能传感器节点进行升级改造后,路灯等基础设施可提供交通流量监测、气象监测、覆盖面更大的治安监视等新的市政服务;智能泊车帮助驾驶员迅速找到停车位,让城市更高效地管理停车场,借助埋在路边的汽车检测传感器、雷达侦测和摄像头辅助的自动停车系统,停车场管理企业还可更好地控制车位的使用,提供更灵活的收费方式。

  从工业发展之路来看,今天迎来的第四次工业革命大量应用信息物理系统(CPS)、通信、物联网和集中式决策技术,传感器带来了更安全的工作环境、升级的人机协同、更高效的生产和运行,并有效减少工业垃圾。

  个人健康领域,环境传感器提供温度、湿度和光照实时监测,惯性传感器模块和压力传感器完成运动量监测和定位,模拟传感器监测心脏情况;与之接近的医疗领域,压力传感器可以进行青光眼诊断,惯性传感器模块通过活动量监测帮助老年痴呆症、肥胖症或睡眠障碍患者康复,化学传感器和下致动器带来了糖尿病血糖监测和胰岛素注射的便利。                                                              

  作为智能产品第一波浪潮,可穿戴设备所使用的传感器也越来越多,从最初智能提供简单的计步和跟踪功能,到如今最新的智能手环/手表将计步、紧急呼叫、热量、心率、位置距离、锻炼类型、睡眠质量、爬楼层数、音乐控制等融为一体。而在Onetti看来,这并非终点,未来会有更多的功能通过更多传感器来实现,驱动对这个世界的感知加深。

  三步模式降低行业门槛

  在传感器领域,意法半导体是业界公认的领导者,得益于“投入早、技术好、产能高”,在所有供应商中出货量位居第一。值得一提的是,意法的6轴惯性传感器模块LSM6DS3在不到一年时间里即销量超过1亿件,创下行业纪录。

  “意法的最大优势就是我们可以做到低功耗、低功耗、低功耗。”Onetti笑称,重要的事情要讲三遍。同时,能够帮助开发者降低成本,这并非以低价实现,而是在相同或略高价格下提供远胜市场整体水平的性能。

  他介绍说,为降低行业门槛、丰富物联网业态,意法半导体面向设备开发者提供了“三步走”的快速开发步骤。第一步提供完全覆盖物联网产品基本要素和共同诉求的硬件模块,第二步提供开发应用所需的全部软件,第三步提供快捷、经济的原型设计及开发工具,从而帮助开发者快速从无到有将产品推向市场,使之可以将精力投入在如何做出更好的产品以及商业创新上。

  硬件上,这家公司为物联网设备开发者提供了一套整体解决方案,包含传感器、微控制器和存储器、超低功耗通信技术、模拟信号和混合信号元件、电源/能源管理。

  “基本上所有的物联网设备开发商都是我们的客户,很少有说完全不用意法产品的。因为只有我们能够提供物联网设备所需的全部传感器和微执行器。”Onetti表示,意法产品瞄准现有和新兴应用市场,不断推陈出新。其今年发布的新一代6轴MEMS惯性传感器模块LSM6DSL和LSM6DSM,即在上一代产品基础上功耗降低功耗降低了50%、陀螺仪噪声降低了50%,并在引脚和封装上与之兼容。环境传感器方面,意法半导体已经推出了世界最小的微型封装压力传感器,2015年压力传感器销量超1亿颗;推出世界首颗紫外指数(UVI)直接数字输出传感器,现已被可穿戴设备采用;并在智能家居项目内整合温度传感器与湿度传感器。

  软件上,这家公司提供开发应用所需的全部软件,从例程、中间件到预打包的应用软件,其价格亦相当亲民,使开发者能够从零开始编写应用代码:“我们的开放式软件扩展库可以使客户很轻松在其上进行二次开发,像运动和手势识别有Open.MEMS运动软件库、行人航位有推算软件和整体解决方案、声学处理有Open.Audio声学软件库。比如基于行人航位推算(PDR),客户就可以拓展很多新的应用领域。”

  原型设计和开发上,开发者将可以从意法半导体的STM32开放式开发环境充分获益。该环境支持从原型设计(应用测试软件)、物理产品(现场测试)到最终产品(商用软件)的整个流程,快速、灵活、经济地将开发者创意变成产品、推向市场。据了解,STM32开放式开发环境包括STM32Cube开发软件和扩展软件、STM32Nucleo开发板和扩展板、功能软件包以及背后的开发者社区和技术支持。目前,意法半导体可提供21款扩展板,覆盖全部重要功能,以及12款处理器主板,来自9个系列微控制器。

  这套快速开发模式可以让任何有望进入物联网领域的开发者有一个不错的起步点,特别适合中国这样初创型公司较多的市场。Onetti表示,意法半导体已经将该模式引入中国,只要通过互联网就可以轻易获取到,没有任何差异化:“下一个三星或者苹果可能就是从千千万万的小公司中走出来,我们支持所有的小客户,小公司里面最聪明的、最优秀的那一家,就有可能以后变成一家大客户。”

 

                 

审核编辑(王静)
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