超万亿工业物联网市场，需要什么样的传感器？
根据麦肯锡的研究报告，到2025年物联网九大应用的经济价值将达到11.1万亿美元，而届时以智能工厂为代表的B2B产业的价值将达到3.9万亿美元，占比超过35%。面对这个万亿级的工业物联网（IIoT）市场，没有人不会心动。
与其他领域的物联网应用一样，工业物联网带来的智能化也包括“感知、思考、行动”三个部分，而种类繁多、遍布各处的传感器正是实现第一步“感知”的关键。由传感器源源不断生成的数据，是整个工业物联网得以高效运转的“燃料”，没有了这些数据，工业物联网就成了无源之水、无本之木。因此说“超万亿的工业物联网，从一个传感器开始”，并不为过。
IIoT传感器应用场景
工业应用千差万别，所以对IIoT传感器的分类也有不同的维度。如果按照传感器大的应用场景来看，可以分为三类
- 设备状态感知。这类传感器起到两个作用：一方面，监测机器设备的运行状态，比如电机的转速，便于IIoT控制中枢做出及时处理，将设备调整至预期的工作状态；另一方面，传感器会收集机器设备的温度、振动、压力等信息，随时了解机器的工作状态、磨损消耗、使用寿命，以便进行预测性的维护，避免由于设备意外故障和损坏等造成的损失。
- 生产现场感知。即对机器设备操作和加工的“对象”，以及周边的空间进行感知，尤其是工业现场越来越多机器人的引入，对此类传感器提出了更多的要求。对操作对象的感知，让机器设备能够对目标进行准确的识别和精准的操作。而对工作现场空间的感知，则有助于机器设备获知同一工作区域内的其他操作者位置、运动状态等信息，彼此间协调工作，防止出现碰撞等危害生命、财产安全的状况——这一点在需要和人一起工作的协作机器人身上，显得尤为重要。
- 工作环境感知。工业应用通常对环境有专业而严格的要求，比如温度、湿度、气压等，都需要维持在机器或操作人员适宜的范围内。大环境的变化失控，往往会造成灾难性的后果。因此通过部署相关的环境传感器，维持正常的工作环境，也是IIoT一个重要的工作内容。
丰富的传感器类型
围绕这上面这三大应用场景，我们不难梳理出那些有机会在工业物联网中施展拳脚的传感器。
- 温度和湿度传感器：温度和湿度是工业应用中最常用的一个参数，在设备状态、生产现场和工作环境感知中都会涉及。
- 压力传感器：用于对机器设备内部或外部环境中的气体或液体压力进行测量，也是一个工业应用中需要高频监测的参数。
- 振动传感器：这是预防性维护所必要监控的数据，它能够感受到冲击力或加速度，并将其转换成可输出的信号，以此获取振动、位移或转子与机壳的热膨胀量等关键数据。
- 运动传感器：能够感知设备运转速度、加速度、旋转角度、位移等信息的传感器，比如在精密有感伺服电机控制中需要用到的磁阻传感器，这对于机器设备操控的精确性和效率至关重要。
- 力传感器：也被成为称重传感器，它会在工业机械手臂中被广泛采用，以检测受力和力反馈来确定抓取物体过程中的力度是否合适，确保制造过程的一致性。此类传感器也可在生产现场检测和控制机械手臂与其他物体或操作人员接触的力度，防止机器“用力过猛”带来的伤害。
- 视觉传感器：随着机器视觉的发展，光学摄像头在工业物联网中的应用会越来越广泛，并生成海量的视觉数据。特别值得一提的是，随着机器人的应用，建立三维（3D）视觉信息的需求会越来越普遍，所以飞行时间(ToF)光学传感器等能够获取“深度”数据的技术也会迎来一个发展机遇。
- 超声波/毫米波传感器：在光线较暗、视觉传感器受限的情况下，通过发射超声波（机械波）并监听从对象上反射回来的回波，超声波传感器可对视场中的物体进行探测，在避障应用中这是一种成熟且成本效益突出的方案。近年来，随着毫米波雷达技术的发展，基于毫米波的感知和探测的尝试也日趋活跃。虽然和超声波方案相比，毫米波传感器的成本较高，但是其可以测量物体速度、角度和位置等更丰富的信息，且可以通过墙壁、塑料和玻璃等材料进行感测。因此随着成本的不断优化，在工业应用中毫米波传感器替代超生波传感器也会成为一个趋势。
与众不同的新特性
虽然工业物联网的中的传感器类型丰富、形态各异，但当其被植入到物联网的系统之中后，还是会呈现出一些独特的特点。
首先一个特点是智能化。传统意义上的传感器只是感应和测量物理环境的状态，比如温度、湿度、气压、振动和运动等；工业传感器在此基础上叠加了对于可靠性和性能的要求；而工业物联网中的传感器，根据应用所需还会在传感功能的基础上集成计算和处理能力，或者是无线通信功能，从而形成一个更为全能的传感“系统”，甚至可以承担边缘计算的任务，基于传感数据做出快速准确的响应
其次，由于工业物联网中传感器数量的急剧增加，要求传感器的可维护性要上一个台阶。传感器系列产品间的兼容性、能量收集技术的应用、远程OTA管理……这些都会成为工业物联网传感器产品设计时重要的考量。
总之，万亿的工业物联网正在推动工业传感器产品新一轮的发展和进化，看清这个大趋势，才能够确保我们的设计不落伍、不掉队，搭上行业发展的快车。
