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智慧城市为传感器带来千亿元市场

近年来,物联网的规模应用让人们越来越多地感受到它给生活带来的变化。有数据表明,到2020年,全球将有260亿台物联网设备,市值将达3000亿美元,未来有望达到万亿美元级别。根据PROGRESS的调研报告,物联网关键战场将逐渐从可穿戴、运动/健康转为智慧医疗、智慧城市和车联网。为此,本报推出物联网应用系列报道,从多个维度探讨物联网的应用场景。

智慧城市的理念就是把城市本身看成一个生态系统,城市中的市民、交通、能源、商业、通信、水资源构成一个个子系统,这些子系统形成一个普遍联系、相互促进、彼此影响的整体。借助新一代的物联网、云计算等信息技术,通过感知化、物联化、智能化的方式,将城市中的物理基础设施、信息基础设施、社会基础设施和商业基础设施有机连接起来。传感器作为物联网感知系统的关键部件,伴随着智慧城市及物联网建设的如火如荼,再一次被推上风口浪尖。

智慧城市催生传感器产业千亿级市场

智慧城市的出现是基于2008年IBM提出的“智慧地球”理念,随后引发了智慧城市建设的热潮。

中国智慧城市的发展是城镇化发展与新技术革命共同碰撞的结果。从长期来看,中国城市巨大的存量治理和精细化发展需求意味着智慧城市建设存在巨大潜力。截至2018年,中国智慧城市市场规模增长至7。9万亿元,预计2019年市场规模将达到10。5万亿元。2016—2021年年均复合增长率约为60%,预计2021年市场规模将达到18。7万亿元。

智慧城市的基本要求是城市当中物物相连,每一个需要识别和管理的物体上,都需要安装与之对应的传感器。随着智慧城市及物联网建设的大力推进,传感器产业将会形成一个千亿元级的市场,在智慧能源、智慧交通、智能安防等城市生活各个领域,相关智慧城市的实质性建设与试点规划工作已经在逐步展开。

传感器在智慧城市建设中发挥关键作用

1.智能安防助力智慧城市建设。智能安防的几大类产品都应用到了传感器技术。例如,监控摄像中CMOS图像传感器是光学传感器最熟悉的应用,红外报警器、烟雾探测器、燃气报警器等在民用和工业安防中被大量使用。倾角传感器在现代安防中有广泛的应用,作为一种安全保障元件,倾角传感器能在发生异常时自动检测、发出警报,以免危险进一步扩大。在现代安防中,倾角传感器多应用于无人机和智慧井盖。

2.智慧交通提升城市安全、疏解拥堵。装有射频识别系统的车载ETC可以大大节省汽车在高速排队付费的时间,提高效率缓解拥堵。装有ADAS系统(高级驾驶辅助系统)的汽车,利用安装于车上的各式各样的传感器,在第一时间收集车内外的环境数据,进行静态及动态物体的辨识、侦测与追踪等技术上的处理,可以在最快的时间察觉可能发生的危险。智能车路协同系统的智能路侧终端,其传感器就像我们的眼睛,能“看到”往来车辆、行人的运动和道路的湿滑状态,还能与路口的红绿灯控制系统连接,获取各个方向的灯色和剩余时间;它的耳朵能“听到”安装了智能车载设备的汽车发给它的信息;更重要的是它可以用“嘴巴”把得到的所有信息广播给来往的车辆,让大家协调运行。

3.智慧路灯成为智慧城市的感知节点。智慧路灯是智慧城市的载体,是智慧城市信息感知与反馈平台。依托路灯网,通信与信息设施可以进行无死角的网络化分布,实现智慧城市信息全覆盖,构建城市综合物联网平台。智慧路灯集成监控摄像头、RFID、环境检测等感知设备,实现智能感知、设施整合、智能互联及智能应用。

4.智慧医疗是智慧城市的重要组成。智慧医疗利用多种传感器设备和适合家庭使用的医疗仪器,自动或自助采集人体生命各类体征数据,在减轻医务人员负担的同时,能够获取更丰富的数据。比如智能医疗监护将移动、微型化的电子诊断仪器,如电子血压仪、电子血糖仪等植入到被监护者体内或者穿戴在被监护者身上,持续记录各种生理指标,并通过内嵌在设备中的通信模块以无线方式及时将信息传输给医务人员或者家人。移动生命体征监测可以不受时间和地点的约束,既方便了被监护者,又可以弥补医疗资源的不足,缓解医疗资源分布不平衡的问题。远程医疗监护系统由监护终端设备和无线专用传感器节点构成了一个微型监护网络。医疗传感器节点用来测量如体温、血压、血糖、心电、脑电等人体生理指标。传感器节点将采集到的数据,通过无线通信方式发送至监护终端设备,再由监护终端上的通信装置将数据传输至服务器终端设备上,远程医疗监护中心,由专业医护人员对数据进行观察,提供必要的咨询服务和医疗指导,实现远程医疗。2019年5月16日,中国联通、首都医科大学宣武医院(以下简称宣武医院)与河北北方学院第一附属医院(以下简称一附院)联合实现了全国首个基于5G技术的车载CT移动卒中单元的应用落地。

国内企业应积极探索传感器应用新领域

5G时代的到来加速传感器在智慧城市中的应用。5G的三大应用场景中,和物联网传感器海量应用息息相关的就是大规模机器通信(MMTC)场景,其特点就是连接设备的数量巨大,每平方公里可连接100万个终端,其数量是4G的10倍,但每个设备所需要传输的数据量较少,且时延性要求较低,正好满足智慧城市、智能家居、环境监测的应用场景。

智慧城市是公认的5G重要应用场景之一,能够连接的物体多种多样,包括交通设施、市政设施、水、电、燃气表等,需要承载超过百万的连接设备,且单个连接设备需要传输的数据量较小;智能家居类产品种类众多,而每个产品传输的数据量较小,且对时延要求不是特别敏感;环境监测是低功耗(设备耗电较少)大连接的应用场景之一,通常使用传感器进行数据采集,且传感器种类多样,同时对传输时延和传输速率不敏感,能够满足超高的连接密度。

我国物联网市场规模大且应用活跃,传感器产业因物联网应用的不断落地,而迎来了巨大的发展契机。同时物联网不同的应用场景对于传感器都有着共同的需求,即智能化、网络化、微型化、低功耗和低成本,其中网络化、微型化、低功耗和低成本是传感器实现海量应用的关键所在。以压力传感器和智慧城市场景为例,像城市供排水和消防监测应用,可用的工业压力传感器价格至少在15至25美元上下,从成本上制约了其海量的应用,只能有限使用或作为试点工程。为了顺应物联网及智慧城市的快速发展,国内传感器企业要牢牢把握商机,一方面在技术上不断创新,实现传感器的智能化、网络化、微型化、低功耗和低成本;另一方面,要不断探索传感器在智慧城市各领域的应用,并能够融合多种技术形成系统级的感知解决方案。

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