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智能传感器的使用与行业 物联不能缺少的一部分

       传统传感器仅具备感测环境参数的能力,并不具信号处理及控制的功能,因此仍须加装信号处理器及致动器,才可完成感测及控制。70 年代,制造业提出智能传感器的概念,即设法将感测信号处理、控制的功能集中于单一感测组件上。Frost & Sullivan的报告论述物联网智能传感器的创新发展,并提出各领域应用、专利发展与应用案例。

一、智能传感器在产业的应用

  智能传感器的零组件包含:感测组件(Sensing Element)、模拟数字转换器(Analog-to-Digital Converter, ADC)与模拟接口电路(Analog Interface Circuit)。此外,相较于传统传感器,智能传感器具有一个或多个智能的功能,例如:自我辨识(Self-Identification)、自我测试(Self-Testing)、自我验证(Self-Validation)、与自我调适(Self-Adaptation)等。目前智能传感器常应用在压力、温度、影像信号(Image Signal)、震动、加速度、与位移等数值的量测。

  智能传感器发展备受各方关注,因智能传感器能进行复杂性的实时量测,且能自行做出决策,以实践自行诊断与修正。因此,智能传感器的应用领域相当广泛,包含:消费性电子业、汽车业,航天与国防业、工业、医疗业、结构健全性监测(Structural Health Monitoring)、智能家庭,及大楼自动化等,以下阐述各领域智能传感器的应用:

  (一) 大楼自动化:照明控制、门禁控制、空调(HVAC)系统控制、追踪机器的健康状况、气候控制系统(Climate Control System)、电力监测(Power Monitoring)、数据中心监测及消防安全。

  (二) 工业控制:资产管理、过程控制与监测、环境照护、能源管理与设备健康监测。

  (三) 航天与国防业:边境保卫、周边防护(Perimeter Protection)、战地信息与实时情境感知(Situation Awareness)。

  (四) 消费性电子业:智能电视、智能手机、平板计算机、笔记本电脑、个人计算机与计算机外设设备。

  (五) 医疗业:管理慢性病患者、自动化智能医疗装置,与早期预测健康问题。

  (六) 结构健全性监测:航天结构、复合材料、土质工程技术(Geo-technique)、采矿/石油/天然气勘探与开采、土木工程结构与文化遗产古迹。

  (七) 自动驾驶:辅助停车、辅助倒车、车道偏离警告、智能主动车距控制巡航系统(Intelligent Adaptive Cruise Control)与侦测疲劳驾驶。

  二、智能传感器的专利发展:

  (一) 专利发展:在2013至2017年间,受惠于政府基金与企业对智能传感器的兴趣与支持,智能传感器技术的专利申请件数每年稳定地增加,2016年申请件数更是创下279件的新纪录,可见该领域的技术创新发展兴盛。Frost & Sullivan预测,短期至中期的专利件数仍将持续快速成长。

  (二) 专利特征:集中在制造业、小型制造业,具有低功率、大规模通讯的功能。

  (三) 专利分布: IBM、Google与Intel Inc。等国际电子业巨头,透过内部研发、收购与交互授权(Cross License)致力于研发专利。以地区别来看,专利申请量最多是中国,其次是美国与韩国。亚太地区是电子制造业的枢纽,亦是技术开发的重要地区。