萬億工業物聯網市場，需要什麼樣的感測器？
根據麥肯錫的研究報告，到2025年物聯網九大應用的經濟價值將達到11.1萬億美元，而屆時以智慧工廠為代表的B2B產業的價值將達到3.9萬億美元，占比超過35%。面對這個萬億級的工業物聯網（IIoT）市場，沒有人不心動。
與其他領域的物聯網應用一樣，工業物聯網帶來的智慧化也包括“感知、思考、行動”三個部分，而種類繁多、遍佈各處的感測器正是實現第一步“感知”的關鍵。由感測器源源不斷生成的資料，是整個工業物聯網得以高效運轉的“燃料”，沒有了這些資料，工業物聯網就成了無源之水、無本之木。因此說“超萬億的工業物聯網，從一個感測器開始”，並不為過。
IIoT感測器應用場景
工業應用千差萬別，所以對IIoT感測器的分類也有不同的維度。如果按照感測器大的應用場景來看，可以分為三類。
- 設備狀態感知。這類感測器起到兩個作用：一方面，監測機器設備的運行狀態，比如電機的轉速，便於IIoT控制中樞做出及時處理，將設備調整至預期的工作狀態；另一方面，感測器會收集機器設備的溫度、振動、壓力等資訊，隨時瞭解機器的工作狀態、磨損消耗、使用壽命，以便進行預測性的維護，避免由於設備意外故障和損壞等造成的損失。
- 生產現場感知。即對機器設備操作和加工的“物件”，以及周邊的空間進行感知，尤其是工業現場越來越多機器人的引入，對此類感測器提出了更多的要求。對操作物件的感知，讓機器設備能夠對目標進行準確的識別和精准的操作。而對工作現場空間的感知，則有助於機器設備獲知同一工作區域內的其他操作者位置、運動狀態等資訊，彼此間協調工作，防止出現碰撞等危害生命、財產安全的狀況——這一點在需要和人一起工作的協作機器人身上，顯得尤為重要。
- 工作環境感知。工業應用通常對環境有專業而嚴格的要求，比如溫度、濕度、氣壓等，都需要維持在機器或操作人員適宜的範圍內。大環境的變化失控，往往會造成災難性的後果。因此通過部署相關的環境感測器，維持正常的工作環境，也是IIoT一個重要的工作內容。
豐富的感測器類型
圍繞這上面這三大應用場景，我們不難梳理出那些有機會在工業物聯網中施展拳腳的感測器。
- 溫度和濕度感測器：溫度和濕度是工業應用中最常用的一個參數，在設備狀態、生產現場和工作環境感知中都會涉及。
- 壓力感測器：用於對機器設備內部或外部環境中的氣體或液體壓力進行測量，也是一個工業應用中需要高頻監測的參數。
- 振動感測器：這是預防性維護所必要監控的資料，它能夠感受到衝擊力或加速度，並將其轉換成可輸出的信號，以此獲取振動、位移或轉子與機殼的熱膨脹量等關鍵資料。
- 運動感測器：能夠感知設備運轉速度、加速度、旋轉角度、位移等資訊的感測器，比如在精密有感伺服電機控制中需要用到的磁阻感測器，這對於機器設備操控的精確性和效率至關重要。
- 力感測器：也被成為稱重感測器，它會在工業機械手臂中被廣泛採用，以檢測受力和力回饋來確定抓取物體過程中的力度是否合適，確保製造過程的一致性。此類感測器也可在生產現場檢測和控制機械手臂與其他物體或操作人員接觸的力度，防止機器“用力過猛”帶來的傷害。
- 視覺感測器：隨著機器視覺的發展，光學攝像頭在工業物聯網中的應用會越來越廣泛，並生成海量的視覺資料。特別值得一提的是，隨著機器人的應用，建立三維（3D）視覺資訊的需求會越來越普遍，所以飛行時間(ToF)光學感測器等能夠獲取“深度”資料的技術也會迎來一個發展機遇。
- 超聲波/毫米波感測器：在光線較暗、視覺感測器受限的情況下，通過發射超聲波（機械波）並監聽從物件上反射回來的回波，超聲波感測器可對視場中的物體進行探測，在避障應用中這是一種成熟且成本效益突出的方案。近年來，隨著毫米波雷達技術的發展，基於毫米波的感知和探測的嘗試也日趨活躍。雖然和超聲波方案相比，毫米波感測器的成本較高，但是其可以測量物體速度、角度和位置等更豐富的資訊，且可以通過牆壁、塑膠和玻璃等材料進行感測。因此隨著成本的不斷優化，在工業應用中毫米波感測器替代超生波感測器也會成為一個趨勢。
與眾不同的新特性
雖然工業物聯網的中的感測器類型豐富、形態各異，但當其被植入到物聯網的系統之中後，還是會呈現出一些獨特的特點。
首先一個特點是智慧化。傳統意義上的感測器只是感應和測量物理環境的狀態，比如溫度、濕度、氣壓、振動和運動等；工業感測器在此基礎上疊加了對於可靠性和性能的要求；而工業物聯網中的感測器，根據應用所需還會在傳感功能的基礎上集成計算和處理能力，或者是無線通訊功能，從而形成一個更為全能的傳感“系統”，甚至可以承擔邊緣計算的任務，基於傳感資料做出快速準確的回應
其次，由於工業物聯網中感測器數量的急劇增加，要求感測器的可維護性要上一個臺階。感測器系列產品間的相容性、能量收集技術的應用、遠端OTA管理……這些都會成為工業物聯網感測器產品設計時重要的考量。
總之，萬億的工業物聯網正在推動工業感測器產品新一輪的發展和進化，看清這個大趨勢，才能夠確保我們的設計不落伍、不掉隊，搭上行業發展的快車。
