傳感器將定義生產(chǎn)和技術(shù)的未來(lái)

在過(guò)去的一年里，很難打開(kāi)一本工程雜志而不閱讀有關(guān)物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、工業(yè) 4.0 或機(jī)器對(duì)機(jī)器通信 (M2MC) 的內(nèi)容。但是，如果傳感器制造商不迎接他們面前的挑戰(zhàn)，所有的炒作和預(yù)測(cè)都將化為烏有，Tony Ingham 說(shuō)

工業(yè) 4.0 的想法在幾年前首次引起大眾關(guān)注，當(dāng)時(shí)它是德國(guó)大型漢諾威博覽會(huì)的主題。專(zhuān)家和“未來(lái)學(xué)家”會(huì)告訴你，工業(yè) 4.0 與物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 和機(jī)器對(duì)機(jī)器通信 (M2MC) 不同，但對(duì)于我們這些更接地氣的人來(lái)說(shuō)，它們是同樣有效——顯著增加從生產(chǎn)機(jī)械收集的數(shù)據(jù)量并實(shí)時(shí)處理以產(chǎn)生更好的信息的方法，從而提高生產(chǎn)力。

事實(shí)上，很明顯，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量多年來(lái)一直在增長(zhǎng)，這通常會(huì)導(dǎo)致更好的決策。然而存在信息過(guò)載這樣的事情，當(dāng)人們無(wú)法從海量數(shù)據(jù)中挑選出重要信息，從而無(wú)法做出適當(dāng)?shù)臎Q策。但這是人類(lèi)的情況，可以通過(guò)使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)按重要性對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)并適當(dāng)顯示（包括必要時(shí)的緊急警報(bào)）來(lái)處理。  

這種對(duì)大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)管理是一門(mén)成熟的學(xué)科，被稱(chēng)為“大數(shù)據(jù)”。這可能始于幫助運(yùn)行石化煉油廠(chǎng)的控制系統(tǒng)，然后擴(kuò)展到其他數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用程序，并從那里發(fā)展起來(lái)。它現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于許多不同的行業(yè)，從石油和天然氣回收到零售管理，從天氣預(yù)報(bào)到地質(zhì)調(diào)查，從農(nóng)業(yè)到感染控制，從戰(zhàn)場(chǎng)管理到電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)。

制作數(shù)據(jù)

到目前為止，我們已經(jīng)討論了使用數(shù)據(jù)，但在實(shí)踐中，在我們這樣做之前，我們必須生成數(shù)據(jù)。這就是傳感器的用武之地，我們可以很快意識(shí)到它們本質(zhì)上是工業(yè) 4.0 的構(gòu)建塊等。已經(jīng)存在許多類(lèi)型的傳感器，從簡(jiǎn)單的開(kāi)/關(guān)開(kāi)關(guān)和計(jì)數(shù)器到像我公司的復(fù)雜傳感器TorqSense，它連續(xù)測(cè)量旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的扭矩。 

因此，傳感器技術(shù)將在未來(lái)幾年內(nèi)迅速發(fā)展似乎是不可避免的。我們已經(jīng)有了傳感器來(lái)測(cè)量幾乎所有有用的參數(shù)，包括溫度、速度、生產(chǎn)率、顏色、粘度、重量、壓力和扭矩，因此不需要新型傳感器。即將到來(lái)的發(fā)展將把我們引向新的方向。

一個(gè)明顯的要求是“智能傳感器”，即具有機(jī)載（或至少本地）數(shù)據(jù)處理能力的傳感器。這些傳感器不是將原始數(shù)據(jù)發(fā)送到中央控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，而是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行部分或全部處理。因此，它們產(chǎn)生了精煉的信息，這些信息可能有多種不同的格式，每種格式都適合不同類(lèi)型的用戶(hù)。

Sensor Technology 幾年前開(kāi)創(chuàng)了這種分布式智能，并且在為許多不同的應(yīng)用提供智能傳感器方面有著悠久的歷史。目前，并非所有用戶(hù)都想要這種能力，但那些確實(shí)獲得了可觀(guān)的實(shí)際利益并且基本上正在建立自己的定制物聯(lián)網(wǎng)的用戶(hù)。

隨著物聯(lián)網(wǎng)和類(lèi)似概念的普及，對(duì)智能傳感器的需求可能會(huì)呈指數(shù)增長(zhǎng)。隨著技術(shù)主導(dǎo)的公司已經(jīng)奠定了基礎(chǔ)和基本發(fā)展，這一趨勢(shì)可以不受阻礙地自由發(fā)展。

智能傳感器的邏輯發(fā)展是傳感器 LAN（局域網(wǎng)）或傳感器集群。在這種情況下，許多傳感器將原始數(shù)據(jù)或處理后的信息輸入附近的控制器以進(jìn)行進(jìn)一步處理。這產(chǎn)生了一個(gè)高度分布式的控制系統(tǒng)架構(gòu)，具有魯棒性、速度、敏捷性和變化和開(kāi)發(fā)靈活性等屬性。

值得注意的是，傳感器 LAN 可以自由地包含不同類(lèi)型的傳感器，因此可以測(cè)量許多不同的變量。它還可以監(jiān)控多個(gè)不同位置的溫度和/或多個(gè)不同驅(qū)動(dòng)軸的扭矩。因此，它可以產(chǎn)生和轉(zhuǎn)發(fā)給不同用戶(hù)的信息水平可以得到非常高的發(fā)展。

我們可以期待在傳感器開(kāi)發(fā)中看到的其他趨勢(shì)包括降低成本、通信協(xié)議的小型化和標(biāo)準(zhǔn)化、即插即用、嵌入能力和信號(hào)質(zhì)量增強(qiáng)。傳感器可能還需要開(kāi)發(fā)繞過(guò)中央控制系統(tǒng)并將信息直接提供給云或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存檔的能力。也許，最重要的是，傳感器必須非常靈活，易于安裝和拆卸，易于連接到控制網(wǎng)絡(luò)，并且易于重新配置以執(zhí)行新任務(wù)。

傳感器曾經(jīng)是控制系統(tǒng)工程師的灰姑娘話(huà)題，有點(diǎn)事后思考，當(dāng)然并不令人興奮。然而，它們現(xiàn)在變得如此重要，以至于它們可以改變控制工程的整個(gè)概念。