新一代智能传感器如何赋能智慧城市建设？

万物互联时代,传感器产品已经成为物联网时代的重要硬件基础需求。传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。消费电子、汽车电子、工业互联网、健康医疗等物联网领域的应用创新对传感器提出了更高的要求,以传感器为核心器件的物联网技术也在改变现代生产方式。

近日,TE Connectivity(以下简称 “TE”)传感器事业部中国区业务总负责人龚凌松先生接受了动点科技的专访,分享了 TE 的智能传感如何与 AI 技术深度融合,加持智慧城市的基础设施建设,以及他在智能养老和智能家居方面的实践与洞察。

智能传感器:人工智能产业发展的底层基础

TE 总部位于瑞士,是全球传感和连接领域的领先企业,致力于为工业应用、交通、数据通信、医疗和能源产业持续提供先进、高效和高性能的产品及解决方案。

在 AI 时代,TE 的传感器是捕捉和抓取数据的底层硬件,可以为 AI 提供多样性、大容量的数据,来满足之后精准分析的需求,是人工智能产业发展的底层基础。

目前,TE 的传感器广泛应用于包括 HVAC、预测性维护、仪器仪表、机器人/协作机器人、精准运动控制以及半导体设备等 12 个行业领域,很多智能化的工厂都应用了 TE 的传感器。

智能化工厂需要确保全生产生命周期的过程是自动化监控与控制的。仪器仪表则负责监控生产过程中的全部数据,这些数据经过收集、传输、处理与反馈,从而驱动自动化生产过程有序高效地进行,因此仪器仪表是工业自动化、智能化的重要支撑。

工厂中纷繁多样的机器人同样离不开传感器。传感器赋予了机器人视觉、触觉、听觉等多种感知能力,它们不仅能从外部赋予机器人感知功能,还能用于检测机器人自身的内部工作状态,通过对各关节的位置、速度、温度、载荷、电压等信息进行探测,有效保证和提升机器人自身的运作和灵敏度。

随着工业 4．0 的发展,在工厂车间使用机器人、采取自动化和控制系统已成为提高生产效率和盈利能力的重要方式。对工业机器人自动化需求的提高,使得传感技术将继续成为数据收集的重要基础。

以 TE 的安全扭矩传感器为例:TE 的安全扭矩传感器可监测协作机器人上各种旋转枢轴点的机械扭矩。扭矩传感器基于集成的 MEMS 称重传感器,可以将机械扭矩转换为与施加的扭矩成正比的数字输出信号。这些扭矩传感器安装在协作机器人内,用于检测协作应用中扭矩值过大,可能造成人身伤害以及可能对协作机器人本身造成损害的情况。

在机器人应用中,从使用功率限制系统到使用扭矩传感器的转变是由扭矩传感器为系统提供的优势推动的。扭矩传感器可缩短响应时间并提高精度,从而提高机器人系统的安全性和可靠性,并提高人机协作的安全性。

智能传感和边缘计算赋能智慧城市的物联世界

传统的物联网中,整个物联网的智能程度完全取决于数据中心,边缘设备只具备简单的数据采集、传输、最终指令执行等功能。这一机制导致数据中心负担很重,一旦数据中心的网络通信中断、延迟或不稳定,整个物联网系统都可能出现状况。

而在边缘计算中,边缘设备也具备智能。例如,设备的温度传感器不再需要持续将温度读数传递给数据中心,而是可以自己判断温度情况,只在读数出现重大变化后,才联系数据中心,或者直接判断此时该采取的操作,就算网络暂时中断也不影响整个系统的正常运转。

目前,TE 传感器产品在赋能智慧城市、智慧医疗、工业物联网、智能制造等领域都有丰富的应用。

在智慧城市基础设施的应用场景中,TE 传感技术被应用到了智能燃气表、智能管网监测、智慧楼宇的余压监控系统等设备;在智慧家居领域则催生了全场景智能睡眠的创新应用。

在城市基础设施中,传感技术在地下管网监测中发挥着重要的作用。城市地下管网包含给水、排水 (雨水、污水)、燃气 (煤气、天然气、液化石油气)、电力、热力、工业管道等几大类,是城市赖以生存的基础,被称为城市的 “生命线”。

近年来陆续出现过城市热力管道爆炸致死致伤的新闻,爆炸导致路面坍塌,同时也造成供暖中断、交通瘫痪、车辆损毁等惨重损失。

在各类管网上布设传感器可以将监测数据传输到智慧管网物联网平台分析管理、监控预警。通过应用 TE 低频高灵敏度振动传感器,可以精准监测微小裂缝,为热力部门提供准确、有效的重要数据,做到早期发现问题,防患于未然。

智能物联同样在改变未来的家居生活,TE 传感技术应用到家居物联网中,营造出一个自动监测睡眠健康、主动调节睡眠环境的舒适空间。未来应用了 TE 传感器的智能睡眠场景中,睡前会释放助眠香氛,智能音箱播放助眠音乐,营造睡前氛围;入睡后,智能枕可监测睡眠状态,联动空调调节出风和适宜的温湿度,智能床垫实时调节睡姿;起床后,还能将睡眠数据报告反馈给用户。

智能传感赋能健康管理,打造城市的智慧医疗

智慧城市中,医疗保障是让城市居民更有安全感和幸福感的重要指标,它能为老龄化社会提供更具智慧、更有温度的创新解决方案,帮助越来越多老年人享有更便利、更安全、更体面的高质量晚年生活。

针对老年人夜间风险管理问题,TE 将具有高灵敏度的压电薄膜传感技术应用于智能床垫中,在不打扰用户的情况下,连续精准识别使用者的呼吸频率、心率等生命体征和身体移动、离床等参数,并可上传至云数据中心,帮助老人创建个性化的睡眠反馈和建议,也为可靠、科学的夜间风险管理和健康养老方案的制定提供了重要依据。同时传感器收集的数据还为包括夜尿症、心脑血管疾病等十余种常见风险行为或疾病预测数据模型提供了有力的支持,系统能根据需要及时发出预警,让家人、医护人员能实时守护老人的健康与安全。

在快速发展的远程医疗领域,5G、物联网新兴技术正在被广泛运用。龚凌松先生指出:“依托5G的创新应用,它们的起点和基础是高质量数据的精准抓取,这就需要传感技术的协助。” 他构想了未来的智慧医疗场景:“远程医疗需要 5G 传输速度非常快的实时信号,此外,还需要各种各样的数据。我们可以把一些传感器做到家庭化的医疗设备上面去采样数据,比如说加一些血氧传感器到家里面的一些设备上面去监测血氧值,还有监测血糖、心跳等各种各样的参数。我们期望传感器能够助力远程医疗和其他新的应用趋势。”

作为一家全球行业技术企业,中国市场一直是 TE 非常重视的战略市场之一。截止到 2020 财年,TE 在全球拥有近 80,000 名员工,在中国拥有 18, 000 多名员工和十多个生产基地。

“TE 进入中国市场三十多年来,始终在坚持本地化。” 龚凌松先生说道。TE 传感器事业部在苏州、深圳、成都分别设有生产基地。

面对智能未来,TE 正着力打造新一代智能传感器,助力边缘智能,构建中国智慧城市建设的坚实基础。

来源:动点科技 Mela Chan