傳統傳感器僅具備感測環境參數的能力,并不具信號處理及控制的功能,因此仍須加裝信號處理器及致動器,才可完成感測及控制。70 年代,制造業提出智能傳感器的概念,即設法將感測信號處理、控制的功能集中于單一感測組件上。Frost & Sullivan的報告論述物聯網智能傳感器的創新發展,并提出各領域應用、專利發展與應用案例。
一、智能傳感器在產業的應用
智能傳感器的零組件包含:感測組件(Sensing Element)、模擬數字轉換器(Analog-to-Digital Converter, ADC)與模擬接口電路(Analog Interface Circuit)。此外,相較于傳統傳感器,智能傳感器具有一個或多個智能的功能,例如:自我辨識(Self-Identification)、自我測試(Self-Testing)、自我驗證(Self-Validation)、與自我調適(Self-Adaptation)等。目前智能傳感器常應用在壓力、溫度、影像信號(Image Signal)、震動、加速度、與位移等數值的量測。
智能傳感器發展備受各方關注,因智能傳感器能進行復雜性的實時量測,且能自行做出決策,以實踐自行診斷與修正。因此,智能傳感器的應用領域相當廣泛,包含:消費性電子業、汽車業,航天與國防業、工業、醫療業、結構健全性監測(Structural Health Monitoring)、智能家庭,及大樓自動化等,以下闡述各領域智能傳感器的應用:
(一) 大樓自動化:照明控制、門禁控制、空調(HVAC)系統控制、追蹤機器的健康狀況、氣候控制系統(Climate Control System)、電力監測(Power Monitoring)、數據中心監測及消防安全。
(二) 工業控制:資產管理、過程控制與監測、環境照護、能源管理與設備健康監測。
(三) 航天與國防業:邊境保衛、周邊防護(Perimeter Protection)、戰地信息與實時情境感知(Situation Awareness)。
(四) 消費性電子業:智能電視、智能手機、平板計算機、筆記本電腦、個人計算機與計算機外設設備。
(五) 醫療業:管理慢性病患者、自動化智能醫療裝置,與早期預測健康問題。
(六) 結構健全性監測:航天結構、復合材料、土質工程技術(Geo-technique)、采礦/石油/天然氣勘探與開采、土木工程結構與文化遺產古跡。
(七) 自動駕駛:輔助停車、輔助倒車、車道偏離警告、智能主動車距控制巡航系統(Intelligent Adaptive Cruise Control)與偵測疲勞駕駛。
二、智能傳感器的專利發展:
(一) 專利發展:在2013至2017年間,受惠于政府基金與企業對智能傳感器的興趣與支持,智能傳感器技術的專利申請件數每年穩定地增加,2016年申請件數更是創下279件的新紀錄,可見該領域的技術創新發展興盛。Frost & Sullivan預測,短期至中期的專利件數仍將持續快速成長。
(二) 專利特征:集中在制造業、小型制造業,具有低功率、大規模通訊的功能。
(三) 專利分布: IBM、Google與Intel Inc.等國際電子業巨頭,透過內部研發、收購與交互授權(Cross License)致力于研發專利。以地區別來看,專利申請量最多是中國,其次是美國與韓國。亞太地區是電子制造業的樞紐,亦是技術開發的重要地區。
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原文標題:智能傳感器的使用與行業 物聯不能缺少的一部分
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