傳統(tǒng)傳感器僅具備感測(cè)環(huán)境參數(shù)的能力，并不具信號(hào)處理及控制的功能，因此仍須加裝信號(hào)處理器及致動(dòng)器，才可完成感測(cè)及控制。70 年代，制造業(yè)提出智能傳感器的概念，即設(shè)法將感測(cè)信號(hào)處理、控制的功能集中于單一感測(cè)組件上。Frost & Sullivan的報(bào)告論述物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器的創(chuàng)新發(fā)展，并提出各領(lǐng)域應(yīng)用、專利發(fā)展與應(yīng)用案例。
一、智能傳感器在產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用
智能傳感器的零組件包含：感測(cè)組件(Sensing Element)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter, ADC)與模擬接口電路(Analog Interface Circuit)。此外，相較于傳統(tǒng)傳感器，智能傳感器具有一個(gè)或多個(gè)智能的功能，例如：自我辨識(shí)(Self-Identification)、自我測(cè)試(Self-Testing)、自我驗(yàn)證(Self-Validation)、與自我調(diào)適(Self-Adaptation)等。目前智能傳感器常應(yīng)用在壓力、溫度、影像信號(hào)(Image Signal)、震動(dòng)、加速度、與位移等數(shù)值的量測(cè)。
智能傳感器發(fā)展備受各方關(guān)注，因智能傳感器能進(jìn)行復(fù)雜性的實(shí)時(shí)量測(cè)，且能自行做出決策，以實(shí)踐自行診斷與修正。因此，智能傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛，包含：消費(fèi)性電子業(yè)、汽車業(yè)，航天與國(guó)防業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療業(yè)、結(jié)構(gòu)健全性監(jiān)測(cè)(Structural Health Monitoring)、智能家庭，及大樓自動(dòng)化等，以下闡述各領(lǐng)域智能傳感器的應(yīng)用：
(一) 大樓自動(dòng)化：照明控制、門禁控制、空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)控制、追蹤機(jī)器的健康狀況、氣候控制系統(tǒng)(Climate Control System)、電力監(jiān)測(cè)(Power Monitoring)、數(shù)據(jù)中心監(jiān)測(cè)及消防安全。
(二) 工業(yè)控制：資產(chǎn)管理、過程控制與監(jiān)測(cè)、環(huán)境照護(hù)、能源管理與設(shè)備健康監(jiān)測(cè)。
(三) 航天與國(guó)防業(yè)：邊境保衛(wèi)、周邊防護(hù)(Perimeter Protection)、戰(zhàn)地信息與實(shí)時(shí)情境感知(Situation Awareness)。
(四) 消費(fèi)性電子業(yè)：智能電視、智能手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、個(gè)人計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)外設(shè)設(shè)備。
(五) 醫(yī)療業(yè)：管理慢性病患者、自動(dòng)化智能醫(yī)療裝置，與早期預(yù)測(cè)健康問題。
(六) 結(jié)構(gòu)健全性監(jiān)測(cè)：航天結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料、土質(zhì)工程技術(shù)(Geo-technique)、采礦/石油/天然氣勘探與開采、土木工程結(jié)構(gòu)與文化遺產(chǎn)古跡。
(七) 自動(dòng)駕駛：輔助停車、輔助倒車、車道偏離警告、智能主動(dòng)車距控制巡航系統(tǒng)(Intelligent Adaptive Cruise Control)與偵測(cè)疲勞駕駛。
二、智能傳感器的專利發(fā)展：
(一) 專利發(fā)展：在2013至2017年間，受惠于政府基金與企業(yè)對(duì)智能傳感器的興趣與支持，智能傳感器技術(shù)的專利申請(qǐng)件數(shù)每年穩(wěn)定地增加，2016年申請(qǐng)件數(shù)更是創(chuàng)下279件的新紀(jì)錄，可見該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展興盛。Frost & Sullivan預(yù)測(cè)，短期至中期的專利件數(shù)仍將持續(xù)快速成長(zhǎng)。
(二) 專利特征：集中在制造業(yè)、小型制造業(yè)，具有低功率、大規(guī)模通訊的功能。
(三) 專利分布： IBM、Google與Intel Inc.等國(guó)際電子業(yè)巨頭，透過內(nèi)部研發(fā)、收購(gòu)與交互授權(quán)(Cross License)致力于研發(fā)專利。以地區(qū)別來看，專利申請(qǐng)量最多是中國(guó)，其次是美國(guó)與韓國(guó)。亞太地區(qū)是電子制造業(yè)的樞紐，亦是技術(shù)開發(fā)的重要地區(qū)。
三、物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器應(yīng)用案例
ABB公司開發(fā)的智能傳感器ABB Ability，讓使用者可利用特定網(wǎng)站或智能手機(jī)監(jiān)測(cè)低電壓馬達(dá)的運(yùn)作情形。其精巧的無線設(shè)計(jì)，可以貼附在馬達(dá)設(shè)備上，將馬達(dá)震動(dòng)、溫度、與耗能等數(shù)據(jù)傳送至云端，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及信息掌控，一旦參數(shù)偏離標(biāo)準(zhǔn)值，智能傳感器就會(huì)發(fā)出警報(bào)通知操作人員，以達(dá)到持續(xù)監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)因應(yīng)的目標(biāo)。ABB Ability智能傳感器亦可讓操作人員在電機(jī)設(shè)備發(fā)生故障前，就能采取預(yù)防措施，確保馬達(dá)保持健康的狀態(tài)，其帶來的效益包含降低70%的馬達(dá)停機(jī)時(shí)間、延長(zhǎng)30%馬達(dá)壽命并節(jié)省10%的耗能。
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