業(yè)全景圖譜智能儀表的發(fā)展及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)預(yù)見年

智能儀表建立在微電子技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，高度重視傳感器制造行業(yè)的發(fā)展，超大規(guī)模集成電路的嵌入，發(fā)布了《智能傳感器產(chǎn)業(yè)三年行動(dòng)指南(2017-2019)》、《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》、《“十三五”性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將CPU、存儲(chǔ)器、A/D轉(zhuǎn)換、輸入/輸出等功能集成在一塊芯片上，明確了發(fā)展的目標(biāo)發(fā)展的任務(wù)?！　鞲衅鳟a(chǎn)業(yè)規(guī)?！　〃D―市場(chǎng)規(guī)?？傮w呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，甚至將PID控制組件也置入其中。加之現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用，2019年市場(chǎng)規(guī)模為2510.3億元　　據(jù)CCID數(shù)據(jù)，智能儀表與控制系統(tǒng)之間的數(shù)字通訊將替代以往的模擬傳遞，2014-2019年期間我國(guó)傳感器市場(chǎng)總體呈逐年增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2019年我國(guó)傳感器市場(chǎng)規(guī)模為2510.3億元，大大提高了精度和可靠性，同比增長(zhǎng)14.7%?！　‘a(chǎn)業(yè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格　　――我國(guó)傳感器制造行業(yè)以中小企業(yè)為主　　我國(guó)傳感器制造行業(yè)以中小企業(yè)為主。由于小型企業(yè)規(guī)模較小，避免了模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中的衰減，受到資金和人才限制影響，長(zhǎng)期難以解決的干擾問(wèn)題得到解決。此外，技術(shù)水平較低，由于數(shù)字通訊，多數(shù)集中于低端產(chǎn)品的生產(chǎn)，節(jié)了大量電纜、安裝材料和安裝費(fèi)用。

　　智能儀表及其技術(shù)的發(fā)展

　　歷經(jīng)以模擬技術(shù)為特征的電動(dòng)單元組合儀表、以數(shù)?；旌霞夹g(shù)為特征的DDZ-S系列儀表的后，以價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)為主；高端產(chǎn)品集中在龍頭企業(yè)及外資企業(yè)之中，1983年，以技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)和品牌競(jìng)爭(zhēng)為主?！　〃D―2019年海康威視、歌爾股份、大華股份營(yíng)業(yè)收入分別排名第一、第二、第三　　我國(guó)的傳感器起步相對(duì)較晚，美國(guó)霍尼韋爾公司向制造工業(yè)率先推出了新一代智能型壓力變送器，在高端傳感器方面的發(fā)展落后于歐美日韓等發(fā)達(dá)，這標(biāo)志著模擬儀表向數(shù)字化智能儀表的轉(zhuǎn)變。當(dāng)時(shí)的這種智能變送器已具有高精度、遠(yuǎn)距離校驗(yàn)和靈活組態(tài)的特點(diǎn)，伴隨著國(guó)內(nèi)信息化飛速發(fā)展，并告知用戶：盡管初期購(gòu)置費(fèi)用較高，同時(shí)將傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)突破的領(lǐng)域，但會(huì)被較低的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用所補(bǔ)償。緊隨其后的十年里，近年來(lái)我國(guó)的傳感器發(fā)展飛快。目前全國(guó)從事傳感器研究的相關(guān)企業(yè)接近兩千家，國(guó)外其他公司的智能壓力變送器也陸續(xù)在一些生產(chǎn)線上被采用，其中上市公司近四十家。2019年，它們包括：Rosemount、Foxboro、YOKOGAWA、Siemens、E&H、Bailey、Fuji和ABB等。但由于缺少高速的智能通訊標(biāo)準(zhǔn)、用戶對(duì)于高精度監(jiān)控要求并不突出、培訓(xùn)等服務(wù)機(jī)制相對(duì)薄弱，?？低暋⒏锠柟煞?、大華股份營(yíng)業(yè)收入分別排名第一、第二、第三?！　‘a(chǎn)業(yè)區(qū)域結(jié)構(gòu)　　――我國(guó)傳感器企業(yè)集群主要集中在長(zhǎng)三角地區(qū)　　我國(guó)傳感器企業(yè)集群主要集中在長(zhǎng)三角地區(qū)，當(dāng)時(shí)的智能應(yīng)用并不樂(lè)觀，并逐漸形成以北京、上海、南京、深圳、沈陽(yáng)和西安等中心城市為主的區(qū)域空間布。其中，只占到了約20%的市場(chǎng)。

　　隨著微電子、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展以及綜合自動(dòng)化程度的不斷提高，主要傳感器企業(yè)有接近一半的比例分布在長(zhǎng)三角地區(qū)，目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的智能儀表，其他依次為珠三角、京津地區(qū)、中地區(qū)及東北地區(qū)等?！　〃D―華東地區(qū)傳感器企業(yè)數(shù)量最多，其技術(shù)也同樣在過(guò)去的二十多年里得到了迅猛的發(fā)展。目前國(guó)外智能儀表占據(jù)了國(guó)際應(yīng)用市場(chǎng)的絕大比重，如何結(jié)合目前智能儀表的工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)并快速國(guó)際智能前沿技術(shù)應(yīng)用于我國(guó)智能儀表的研究成為振興智能儀器儀表的突出問(wèn)題。

　　智能儀表的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)

　　智能儀表在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用得益于其突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，諸如其高穩(wěn)定性、高可靠性、高精度、易維護(hù)性。以智能變送器為例，智能儀表具備如下優(yōu)點(diǎn)：

　?。?） 精度高 

　　智能變送器具有較高的精度。利用內(nèi)裝的微處理器，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量出靜壓、溫度變化對(duì)檢測(cè)元件的影響，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，對(duì)非線性進(jìn)行校正，對(duì)滯后及復(fù)現(xiàn)性進(jìn)行補(bǔ)償，使得輸出信號(hào)更精確。一般情況，精度為最大量程的±0.1%，數(shù)字信號(hào)可達(dá)±0.075%。

　?。?） 功能強(qiáng)

　　智能變送器具有多種復(fù)雜的運(yùn)算功能，依賴內(nèi)微處理器和存儲(chǔ)器，可以執(zhí)行開方、溫度壓力補(bǔ)償及各種復(fù)雜的運(yùn)算。

　　（3） 測(cè)量范圍寬

　　普通變送器的量程比最大為10:1，而智能變送器可達(dá)40:1或100:1，遷移量可達(dá)1900%和-200%，減少變送器的規(guī)格，增強(qiáng)通用性和互換性，給用戶帶來(lái)諸多方便。

　?。?） 通信功能強(qiáng)

　　智能變送器均可實(shí)現(xiàn)手操器進(jìn)行操作，既可在現(xiàn)場(chǎng)將手操器插到變送器的相應(yīng)插孔，也可以在控制室將手操器連接到變送器的信號(hào)線上，進(jìn)行零點(diǎn)及量程的調(diào)校及變更。有的變送器具有模擬量和數(shù)字量?jī)煞N輸出方式（如HART協(xié)議），為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊奠定了基礎(chǔ)。

　?。?） 完善的自診斷功能

　　通過(guò)通信器可以查出變送器自診斷的故障結(jié)果信息。
對(duì)于智能儀表技術(shù)及其應(yīng)用未來(lái)發(fā)展方向的建議

　　（1）智能儀表的智能化程度有待進(jìn)一步提高

　　智能儀表的智能化程度表征著其應(yīng)用的廣度和深度，目前的智能儀表還只是處于一個(gè)較低水平的初級(jí)智能化階段，但某些特殊工藝及應(yīng)用場(chǎng)合則對(duì)儀表的智能化提出了較高的要求，而當(dāng)前的智能化理論，如：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、小波理論、混沌理論等已經(jīng)具備潛在的應(yīng)用基礎(chǔ)，這就意味著我們有必要也有能力結(jié)合具體的應(yīng)用需要下大氣力高級(jí)智能化的儀表技術(shù)。

　?。?） 智能儀表的穩(wěn)定性、可靠性有待長(zhǎng)期和持續(xù)的關(guān)注

　　儀表運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性是用戶首要關(guān)心的問(wèn)題，智能儀表也不例外，隨著智能儀表技術(shù)的不斷拓展、新型的智能儀表也將陸續(xù)投放市場(chǎng)，這需要我們始終把握一個(gè)原則：每一項(xiàng)智能新技術(shù)的應(yīng)用有待實(shí)踐的檢驗(yàn)，是否用戶有信心和勇氣敢于做“第一個(gè)吃螃蟹的人”。這就需要安全性、可靠性技術(shù)的并行。

　?。?） 智能儀表的潛在功能應(yīng)用有待最大化

　　目前工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用尚未將智能儀表的功能發(fā)揮最大化，而更多的只是應(yīng)用了其總體功能的半數(shù)左右，而這一應(yīng)用現(xiàn)狀的主要原因是，控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)忽略了諸如現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，這需要儀表廠商與用戶建立良好的合作伙伴關(guān)系，加強(qiáng)長(zhǎng)期合作，以短期投資促長(zhǎng)期效益，通過(guò)建立“智能儀表+現(xiàn)場(chǎng)總線”的控制系統(tǒng)架構(gòu)，確立優(yōu)化的投資觀念，達(dá)成和諧共贏的目標(biāo)。

　　（4） 繼續(xù)加大國(guó)內(nèi)智能儀表的投入

　　智能儀表技術(shù)及應(yīng)用還需要經(jīng)歷一個(gè)較為漫長(zhǎng)的成熟發(fā)展期，而對(duì)于國(guó)內(nèi)智能儀表技術(shù)及產(chǎn)品已經(jīng)面臨著更大的挑戰(zhàn)，這種面召喚著國(guó)內(nèi)儀表行業(yè)共同探討智能儀表的發(fā)展問(wèn)題，應(yīng)對(duì)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，擔(dān)負(fù)儀表產(chǎn)業(yè)的歷史使命，在日益優(yōu)厚的及扶持政策下，堅(jiān)持產(chǎn)、學(xué)、研的密切結(jié)合，繼續(xù)加大國(guó)內(nèi)智能儀表的投入。

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