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未來(lái)傳感器的8發(fā)展大趨勢(shì)
未來(lái),將會(huì)有更多醫(yī)療傳感器出現(xiàn)在我們生活中,傳感器將變得更小、更便宜、更準(zhǔn)確、更靈活、更節(jié)能、更環(huán)保,能夠收集更多類型的數(shù)據(jù),并集成越來(lái)越多的新技術(shù)。
1、更多的醫(yī)療應(yīng)用
目前,很多與健康相關(guān)的傳感器主要用在娛樂(lè)和生活方式領(lǐng)域,它們的功能達(dá)不到醫(yī)療級(jí)的要求。未來(lái),更多醫(yī)療級(jí)的傳感器將通過(guò)嚴(yán)格的監(jiān)管審批并實(shí)現(xiàn)醫(yī)療應(yīng)用。
隨著實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的微型化,將加速生物危害感知的新興技術(shù)的研發(fā),可穿戴傳感器將成為真正的醫(yī)療級(jí)設(shè)備,而非簡(jiǎn)單的生活和娛樂(lè)之用。醫(yī)療檢測(cè)將更加輕松,一臺(tái)檢測(cè)儀器可以分析更多的物質(zhì),并減少對(duì)檢測(cè)樣品量的需求,比如,可以通過(guò)汗液和眼淚等體液即可完成健康檢測(cè)。
可吞服藥丸是實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)微型化的一個(gè)應(yīng)用,例如,已經(jīng)有很多健康科技初創(chuàng)企業(yè)使用可吞服傳感器替代傳統(tǒng)的內(nèi)窺鏡檢查,以減少患者的痛苦。還有一些科技公司研發(fā)的可吞服或可植入藥丸,可以在體內(nèi)長(zhǎng)期持續(xù)給藥,讓患者的日常治療更為輕松。
未來(lái)的傳感器將更有效地模仿人類的感官,來(lái)檢測(cè)、處理和分析復(fù)雜的信號(hào),如生物危害、氣味、材料壓力、病原體和腐蝕等。例如,這些先進(jìn)的傳感器不僅僅能夠感知大量的單一分析物(例如二氧化碳),還可以破解氣味中的每個(gè)組成部分。
此外,智能微塵是由振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的微觀傳感器,可以監(jiān)控戰(zhàn)場(chǎng)、高層建筑或動(dòng)脈堵塞等各種情況。
3.更小,更便宜
隨著各種新平臺(tái)和新材料的應(yīng)用,制造商可以制造更小的傳感器,其性能可以與毫米級(jí)和微波級(jí)的電子元器件一樣高,并且隨著更少的硅的應(yīng)用,成本將大幅降低。同時(shí),新平臺(tái)還會(huì)降低傳感器的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造成本。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,可自我校準(zhǔn)的傳感器具有非常高的成本效益。通過(guò)自動(dòng)校準(zhǔn),可以減少傳感器的維護(hù)次數(shù)和時(shí)間,并大幅降低維護(hù)成本。另外,可自我修復(fù)的傳感器將會(huì)有更廣泛的應(yīng)用范圍,并使維護(hù)成本更低,特別是在發(fā)生各種災(zāi)難和風(fēng)險(xiǎn)時(shí)將大有用處。
4.更高的準(zhǔn)確性
目前,多通道協(xié)作頻譜感知的研究還處于初期階段。未來(lái),一旦技術(shù)成熟,它將比現(xiàn)在的單通道傳感器提供更精確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
更準(zhǔn)確、更可靠和可復(fù)制的傳感器將在醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域擁有更多的應(yīng)用場(chǎng)景,其實(shí)現(xiàn)的功能也更加強(qiáng)大。
5.更靈活且更柔性
柔性傳感器是未來(lái)傳感器發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前,柔性光傳感器、PH傳感器、離子傳感器和生物傳感器仍處在早期開(kāi)發(fā)階段。在未來(lái),這些柔性傳感器將擁有更多創(chuàng)新應(yīng)用,如人造皮膚、可穿戴傳感器和微動(dòng)傳感。
通過(guò)微線技術(shù)和磁場(chǎng),傳感器可以像頭發(fā)絲一樣纖細(xì),而又具有彈性,不需要電源,可以無(wú)接觸地測(cè)量溫度、壓力、拉力、應(yīng)力,扭轉(zhuǎn)和位置。
6.更節(jié)能
當(dāng)前,大多數(shù)傳感器并不是很節(jié)能,因?yàn)槠涫冀K處于開(kāi)啟狀態(tài)。未來(lái),傳感器將變得更智能,并由特定條件驅(qū)動(dòng),只有當(dāng)達(dá)到某個(gè)條件時(shí)才能被激活,而當(dāng)它們處于待機(jī)模式時(shí),幾乎沒(méi)有功耗。
此外,傳感器還可以從周圍環(huán)境中獲取能量,實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)久的運(yùn)行。例如運(yùn)動(dòng)、壓力、光線,或患者身體與周圍空氣的熱量差異等都可以成為傳感器的能量來(lái)源。
7.更環(huán)保
在未來(lái),環(huán)境友好型和可生物降解的傳感器將日益受到歡迎。
例如,傳感器可以采用由細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的,可降解的紙基電池,此類傳感器可用于農(nóng)田管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品流通監(jiān)測(cè)或醫(yī)療檢測(cè)等領(lǐng)域,而不會(huì)污染環(huán)境。
8.更高的復(fù)雜性和更好的兼容性
通過(guò)協(xié)調(diào)工作,傳感器將獲得額外的復(fù)雜性。傳感器集群可以更好地協(xié)調(diào)傳感器之間的工作,并通過(guò)自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)來(lái)確定工作內(nèi)容和位置。
此外,各種新技術(shù)的采用,也將使傳感器變得更加多樣化。例如,通過(guò)激光技術(shù),傳感器可以通過(guò)物質(zhì)獨(dú)特的光譜識(shí)別出物質(zhì)組成;飛行時(shí)間傳感器可通過(guò)紅外光脈沖測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體之間的距離;由晶體、特殊陶瓷、骨骼、DNA、蛋白質(zhì)等材料制造的壓電傳感器可以更好地對(duì)外部壓力和潛熱進(jìn)行響應(yīng)。
在未來(lái),各種基礎(chǔ)科學(xué)的進(jìn)步將進(jìn)一步推動(dòng)傳感器技術(shù)的快速進(jìn)化。傳感器將變得更加小型化、人性化,人機(jī)交互更加友好;同時(shí),它們將變得更加隱形,更加不易察覺(jué)。隨著傳感器更加深入地融入我們的日常生活,以及與AI等新技術(shù)的融合,在未來(lái)的互聯(lián)互通和自動(dòng)化的世界中,傳感器將使我們的生活更加美好。
傳感器將如何改變我們的生活?
2021年,全球有3000億個(gè)傳感器遍布于我們的日常生活中,市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到105億美元,而可打印的柔性傳感器的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到73億美元。
同時(shí),隨著數(shù)百億的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)上,他們會(huì)改變我們的生活和工作方式。
城市
如今,世界上一半以上的人口居住在城市中心,到2050年,幾乎三分之二的人將居住在城市中心,這意味著有25億的城市居民將在城市居住、使用和運(yùn)輸。對(duì)于今天的城市來(lái)說(shuō),這是一個(gè)噩夢(mèng)般的場(chǎng)景,因?yàn)榻煌?、霧霾、犯罪、堆滿垃圾的垃圾桶以及低效率的照明,占了城市電力預(yù)算的四分之一到一半。但目前正在測(cè)試的技術(shù)將幫助未來(lái)的城市更好地應(yīng)對(duì)即將到來(lái)的移民問(wèn)題。
有嵌入式視頻傳感器的紅綠燈可以根據(jù)汽車的位置和時(shí)間調(diào)整路燈的綠色和紅色。它們是一種雙贏,既減少了擁堵,又減少了煙霧,因?yàn)樵诩t燈亮的車輛消耗了城市地區(qū)17%的燃料。
在巴塞羅那的市場(chǎng)上,嵌入車位的傳感器可以將空點(diǎn)的實(shí)時(shí)信息傳遞給正在尋找車位的用戶。西門子(Siemens)最近向一家初創(chuàng)企業(yè)提供了一筆融資,用于建造可以引導(dǎo)汽車進(jìn)入可用地點(diǎn)的無(wú)人駕駛飛機(jī)。聽(tīng)起來(lái)微不足道嗎?這并不是:高達(dá)30%的擁堵是由于司機(jī)在街道上徘徊尋找停車的地方造成的。
特拉維夫正通過(guò)為公共汽車、穿梭巴士、出租車和汽車排水車提供一條車道,來(lái)解決繁忙道路上的交通問(wèn)題,同時(shí)也讓那些沒(méi)有耐心和有錢的通勤者也可以使用指定的車道。道路上的傳感器會(huì)識(shí)別汽車的車牌號(hào)碼,并根據(jù)路面的繁忙程度自動(dòng)對(duì)車主的信用卡收費(fèi)。
在圣地亞哥,智能LED街燈只有在行人或車輛接近時(shí)才會(huì)打開(kāi)——該市最近更換了3000盞老式路燈,配備了傳感器,每年可節(jié)省25萬(wàn)美元。英國(guó)人試圖阻止流氓行為,他們正在測(cè)試一盞燈,當(dāng)它檢測(cè)到砰砰聲和大聲叫囂時(shí),會(huì)發(fā)出一盞特別亮的燈,并配備了攝像頭,將直播視頻傳送到云端。
在費(fèi)城,他們已經(jīng)投資了4000美元的太陽(yáng)能垃圾桶(稱為大肚子),用來(lái)粉碎垃圾,并向調(diào)度員發(fā)送信件,要求在他們滿的時(shí)候再來(lái)取。Philly能夠?qū)⒚恐芾占臄?shù)量從17個(gè)減少到3個(gè),并實(shí)現(xiàn)每年100萬(wàn)美元的節(jié)省燃料、維護(hù)和勞動(dòng)力成本。
家庭和辦公
冰箱會(huì)在牛奶灑落的時(shí)候發(fā)信息提醒我們;我們躺在床上就能夠打開(kāi)咖啡機(jī)……類似的很多事情都將在未來(lái)十年或十年以上實(shí)現(xiàn)。盡管智能家電在過(guò)去幾年里一直主宰著拉斯維加斯的消費(fèi)電子產(chǎn)品展(CES),但尚未出現(xiàn)任何單一產(chǎn)品或主導(dǎo)品牌。RNR市場(chǎng)研究公司估計(jì)去年這個(gè)市場(chǎng)價(jià)值200億美元,內(nèi)部人士將這個(gè)快速增長(zhǎng)的市場(chǎng)描述為一個(gè)充滿活力且混亂的市場(chǎng)。
Nest恒溫器是迄今為止最具突破性的產(chǎn)品,尤其是在節(jié)省功耗省電方面。 由于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔,界面比現(xiàn)有的可編程溫度調(diào)節(jié)器簡(jiǎn)單,并且有來(lái)自谷歌的支持(谷歌在2013年給予32億美元的啟動(dòng)資金),Nest在加拿大,英國(guó)和美國(guó)一直備受關(guān)注。
恒溫器更多的是控制你家的能耗,而不是被你家的電器、燈具、電視機(jī)、電腦音響套裝所消耗。Nest聲稱其設(shè)備 可以 通過(guò)熟悉用戶的日常使用習(xí)慣,然后自己進(jìn)行編程設(shè)置,并讓用戶可以通過(guò)手機(jī)來(lái)進(jìn)行控制家用電器。 這樣一來(lái),可以為用戶節(jié)省20%的電能。
其他的產(chǎn)品更多的是在新奇,比如2018年CES展的一大亮點(diǎn)是Tagg,Tagg可以遠(yuǎn)程追蹤你的狗或貓的位置的。還有亞馬遜推出一款品牌按鈕,你可以在自己的房子周圍貼一圈,讓你可以隨手來(lái)訂購(gòu)洗衣粉和手紙等生活用品。還有布拉德(Brad),一個(gè)聰明而又有需要的烤面包機(jī),在他的網(wǎng)絡(luò)中與其他的烤面包機(jī)進(jìn)行檢查對(duì)比,看看他們有多少動(dòng)作,如果他覺(jué)得被忽略了,就會(huì)自己動(dòng)起來(lái)提醒你。
還有蘋果。其HomeKit平臺(tái)希望智能家居領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)者可以使用它來(lái)創(chuàng)建設(shè)備控制應(yīng)用程序。其目的是為該行業(yè)提供一個(gè)網(wǎng)關(guān),一種通用語(yǔ)言。蘋果公司通常只在具有巨大潛力的市場(chǎng)上投資,而RNR的數(shù)據(jù)顯示,到2020年,智能住宅市場(chǎng)可能會(huì)增長(zhǎng)到600億美元。
辦公大樓也發(fā)生了變化。都是針對(duì)最低限度的效率和員工的方便。例如,思科從四個(gè)地點(diǎn)控制了全球300座建筑的核心功能,包括氣候、電力使用和安全。該公司預(yù)計(jì),當(dāng)一位高管開(kāi)車進(jìn)入車庫(kù)時(shí),會(huì)自動(dòng)發(fā)出信號(hào),讓電梯來(lái)接她,并打開(kāi)她辦公室的燈。
擁有復(fù)雜的內(nèi)部控制氣候的建筑已經(jīng)變得更加普遍。例如,曼尼托巴水電(Manitoba Hydro)的新摩天大樓有一個(gè)巨大的天然濕潤(rùn)器——一個(gè)潮濕的房間,幾層樓高,充滿了熱帶植物,還有一個(gè)與管道相連的水,這些管道可以在整個(gè)建筑中輸送潮濕的空氣。系統(tǒng)知道什么時(shí)候打開(kāi)和關(guān)閉百葉窗,或者讓陽(yáng)光進(jìn)來(lái)(從免費(fèi)的太陽(yáng)熱中獲益)或者保持它。
醫(yī)療
旨在幫助嬰兒潮一代居住的技術(shù)越來(lái)越繁榮。這并不令人意外,近15%的加拿大人現(xiàn)在65歲或更老,這一比例預(yù)計(jì)在20年內(nèi)將上升到23%。新一代的傳感器可以判斷住在家里的病人病情是否惡化,并立即與他們的醫(yī)療團(tuán)隊(duì)溝通。
飛利浦——最著名的燈泡和電動(dòng)牙刷——在你吃藥的時(shí)候發(fā)明了一個(gè)可以打開(kāi)的藥丸盒,并向你的家人或護(hù)士發(fā)送信息,確認(rèn)你已經(jīng)服用了這些藥物。這家荷蘭公司最近剝離了一家新的醫(yī)療保健子公司飛利浦醫(yī)療(Philips Healthcare),該公司是該領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,目前正在努力尋找一種方式,這種方式對(duì)使用智能手機(jī)的年輕人來(lái)說(shuō)很容易,就像對(duì)患有退行性疾病和癡呆的80歲老人一樣。
他們的傳感器很特別,就像新生兒?jiǎn)挝挥脕?lái)監(jiān)測(cè)早產(chǎn)兒的傳感器一樣。由于不能直接放置在皮膚上,傳感器反而使用高清攝像頭來(lái)監(jiān)測(cè)皮膚的顏色、呼吸和溫度,并提醒護(hù)士注意任何變化。這些設(shè)備最終將幫助醫(yī)生和護(hù)士照顧和監(jiān)控更多在家里和醫(yī)院的病人。紐約Presbyterian醫(yī)院現(xiàn)在使用的智能床可以立即告知病人是否已經(jīng)起床,并讓護(hù)理站知道。
此外,F(xiàn)itBit、Apple Watch、suto等健身追蹤器的市場(chǎng)也在蓬勃發(fā)展,估值已經(jīng)超過(guò)20億美元,到目前為止已經(jīng)售出8400萬(wàn)部。這些監(jiān)測(cè)儀測(cè)量心率、睡眠模式、飲食、鍛煉等,并將數(shù)據(jù)傳送給移動(dòng)應(yīng)用。很快,這些信息就會(huì)被直接發(fā)送給你的醫(yī)療服務(wù)提供者或保險(xiǎn)公司,他們?nèi)匀幌嘈拍愕脑?,是的,你每周鍛煉四次,并且總是走樓梯。美?guó)保險(xiǎn)商約翰•漢考克(John Hancock)(宏利的子公司)向客戶提供高達(dá)15%的保費(fèi),如果他們?cè)敢饨怀鰯?shù)據(jù),證明他們過(guò)著健康的生活方式。
接下來(lái):皮下植入?;谑姑腗edtronic公司已經(jīng)銷售了一種葡萄糖種植體,可以幫助糖尿病患者控制血糖。
制造業(yè)
位于賓夕法尼亞州約克市的哈雷-戴維森摩托車廠建于1973年,是典型的流水線操作。但幾年前,它得到了思科的高科技更新?,F(xiàn)在,一系列與所謂的制造執(zhí)行系統(tǒng)相連的傳感器,從工廠的地板上收集數(shù)據(jù),以查明任何問(wèn)題。當(dāng)發(fā)現(xiàn)后面的擋泥板阻礙了這個(gè)過(guò)程時(shí),管理人員改變了布局,使零件直接流向生產(chǎn)線,而不是手工收集和移動(dòng)。在另一個(gè)房間里,傳感器可以分辨出空氣流動(dòng)、濕度是否最佳,并在必要時(shí)對(duì)其進(jìn)行修正。這個(gè)系統(tǒng)并不便宜。
一位分析師稱,將一個(gè)制造執(zhí)行系統(tǒng)安裝到單個(gè)工廠的成本在50萬(wàn)美元到100萬(wàn)美元之間。但是根據(jù)SAP(提供哈雷工廠的軟件),工廠現(xiàn)在可以多生產(chǎn)出25%的自行車,工人減少30%。它可以在短短6個(gè)小時(shí)內(nèi)完成交付,而不是在21天內(nèi)交付1700輛自行車。
在德國(guó),西門子的安伯格工廠每年生產(chǎn)近1200萬(wàn)臺(tái)可編程邏輯控制器。(PLC是一個(gè)交換機(jī),可以控制各種各樣的系統(tǒng),如游船、滑雪纜車和組裝線。)在整個(gè)制造和裝配過(guò)程中嵌入的微型傳感器幫助公司幾乎消除了缺陷:它聲稱其PLCs是完美的99.99885%的時(shí)間。
更大的“可視性”——從傳感器到智能手機(jī)和平板電腦的即時(shí)信息——也使得機(jī)器的停機(jī)時(shí)間大大減少,因?yàn)榻?jīng)理們可以在爆炸之前發(fā)現(xiàn)瓶頸和現(xiàn)有的或即將到來(lái)的維修問(wèn)題。埃森哲最近報(bào)告說(shuō),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將平均維修費(fèi)用削減12%,維修費(fèi)用減少30%,停工時(shí)間減少70%。它還可以通過(guò)智能能源管理系統(tǒng)節(jié)省電力成本,這是工廠的主要開(kāi)支之一。電價(jià)會(huì)自動(dòng)納入機(jī)器的工作時(shí)間表,允許工廠避免價(jià)格高峰。
通用電氣(GE)董事長(zhǎng)杰夫•伊梅爾特(Jeff Immelt)曾經(jīng)說(shuō)過(guò)的:“如果你昨晚作為一家實(shí)業(yè)公司去睡覺(jué),你將會(huì)在今天早上醒來(lái),成為一家軟件和分析公司。”
交通
新款特斯拉電動(dòng)轎車的零售價(jià)為7萬(wàn)美元。此外,它還能在不到4秒的時(shí)間內(nèi)以每小時(shí)100公里的速度讓人羨慕,它能在一次充電中達(dá)到435克。如果你的果汁喝得很低,汽車的導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)把你帶到最近的充電站。埃龍·馬斯克(Elon Musk)的最新一代汽車配備了自動(dòng)駕駛儀(Autopilot),它使用了攝像頭、雷達(dá)和360度聲納傳感器的組合,自動(dòng)駕駛在開(kāi)闊的道路上,在停停的交通中,不僅能找到,還能找到平行的停車位。這款相機(jī)還可以讀取速度限制,并警告司機(jī)減速。遠(yuǎn)離你的車道和司機(jī)的座位。
而且特斯拉的情況一直在變好,多虧了內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)軟件,它向公司的工程師發(fā)送了源源不斷的數(shù)據(jù)。自汽車發(fā)布以來(lái),程序員們已經(jīng)對(duì)軟件進(jìn)行了幾次升級(jí),以提高軟件的范圍,使其能夠在其他車輛處于盲點(diǎn)時(shí)警告駕駛員,并在另一輛車接近時(shí)自動(dòng)將高光束調(diào)暗。
所有這些都是說(shuō),你的汽車是靜止的,它的功能在銷售點(diǎn),正在快速地后退。梅賽德斯-奔馳(Mercedes-Benz)等老牌公司也將推出智能汽車。在硅谷的研究中心,一個(gè)工程師和程序員團(tuán)隊(duì)正在完善一個(gè)模型,該模型可以與智能手機(jī)交互,收集你的約會(huì)信息,并提出到達(dá)目的地的路線,并顯示實(shí)時(shí)交通信息。今年5月,F(xiàn)reightliner(戴姆勒公司的子公司,與奔馳公司一起)獲得了世界上第一輛機(jī)器人卡車的內(nèi)華達(dá)州牌照,該公司已經(jīng)在該州道路上進(jìn)行了15,000公里的測(cè)試(盡管是與一名操作員一起駕駛)。
研究公司高德納(Gartner)估計(jì),到2020年,全球道路上的聯(lián)網(wǎng)汽車將達(dá)到2.5億輛,其中許多汽車能夠自動(dòng)駕駛。每年有800萬(wàn)起交通事故,130萬(wàn)起撞車事故;思科公司的Smart聯(lián)網(wǎng)車輛部門已經(jīng)提出,自動(dòng)駕駛汽車可以消除多達(dá)85%的正面碰撞。他們也可以幫助緩解交通,因?yàn)樗麄兛梢韵嗷ソ涣魉麄兊奈恢茫虼吮热祟愸{駛的車輛更接近。交通專家稱之為“連”包裝更多的汽車到相同的道路太空可能幫助拯救司機(jī)至少900億小時(shí)的他們現(xiàn)在每年花在堵塞,產(chǎn)生了2.2億噸的碳排量和浪費(fèi)了至少1萬(wàn)億美元的燃料成本和生產(chǎn)力損失。
航空航天
航空工業(yè)一直遲遲不采用新技術(shù)——例如,美國(guó)的空中交通管制系統(tǒng),仍然運(yùn)行于上世紀(jì)70年代建造的搖搖搖搖的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施。從某種程度上來(lái)說(shuō),這是可以理解的:當(dāng)我們談?wù)?萬(wàn)英尺高的大型移動(dòng)設(shè)備時(shí),技術(shù)故障的后果是非??膳碌?。
但事實(shí)是,這種技術(shù)可以防止像德國(guó)之翼(Germanwings)這樣的悲劇發(fā)生——一名不安的副駕駛鎖定了機(jī)長(zhǎng),并故意飛進(jìn)了法國(guó)的航空公司——已經(jīng)存在了,這使得它變得更加毫無(wú)意義。飛機(jī)早就裝備了傳感器,可以收集燃料效率、高度、位置和維修問(wèn)題的數(shù)據(jù)。但這些數(shù)據(jù)通常只是在飛機(jī)著陸后才進(jìn)行處理。隨著連接和數(shù)據(jù)處理軟件的進(jìn)步,沒(méi)有理由不能發(fā)送和解析中飛行。同樣的技術(shù)也可以用來(lái)在危機(jī)情況下覆蓋飛行員,比如德國(guó)之翼,或者更頻繁地加載每架飛機(jī)的位置——這將極大地幫助馬航370航班的搜尋工作。
但變化正在慢慢到來(lái)。飛機(jī)引擎中的傳感器現(xiàn)在可以通過(guò)測(cè)量噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度來(lái)檢測(cè)和分離出發(fā)展中的問(wèn)題,在飛機(jī)還在空中的時(shí)候,就可以與飛行員和地面人員進(jìn)行交流。
在效率方面,通用電氣開(kāi)發(fā)了一種工具,可以測(cè)量燃油的使用,并巧妙地移動(dòng)機(jī)翼的襟翼(包括其他東西),以減少不必要的阻力。這項(xiàng)技術(shù)幫助意大利航空公司在一年內(nèi)減少了1%的燃料消耗。由于全行業(yè)的燃料支出每年徘徊在300億美元左右,即使是如此小的節(jié)省也很可觀。
鐵路行業(yè)也正在慢慢走向現(xiàn)代化。英國(guó)的網(wǎng)絡(luò)鐵路公司和Cisco公司正在安裝傳感器,并在軌道旁邊安裝傳感器,以通知中央指揮中心,如果他們需要維修,或者受到附近山體滑坡或洪水的威脅。這將減少目前用于鐵路檢查的約130萬(wàn)小時(shí)。
紐約的通勤者們用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)感謝短途通勤。該市的Canarsie地鐵線最近安裝了siemens軌道和火車,它可以精確定位比老式自動(dòng)閉塞信號(hào)系統(tǒng)更精確的位置(它使用了trackside燈來(lái)告訴列車在通過(guò)定點(diǎn)時(shí)停止和前進(jìn))。因?yàn)橹悄苘壍乐阑疖嚨拇_切位置,這就意味著火車之間的間隔不需要那么大,可以讓更多的列車在繁忙的航線上運(yùn)行,每小時(shí)26次,而不是15次。
航運(yùn)也參與進(jìn)來(lái)了。德國(guó)在二戰(zhàn)后的經(jīng)濟(jì)奇跡中,德國(guó)主要的港口城市漢堡-能勒,近年來(lái)面臨著幾個(gè)與此有關(guān)的問(wèn)題。每天抵達(dá)港口的550輛卡車中,有許多都在等待船只駛?cè)敫劭诘拈L(zhǎng)隊(duì)中閑置了數(shù)小時(shí),或者停泊在港口附近的居民區(qū),因?yàn)楦劭诘貐^(qū)的港口很少。
每年有1萬(wàn)艘船在那里卸貨,經(jīng)常發(fā)生的情況是太多的船只同時(shí)到達(dá),堵塞了相對(duì)較小的港口。考慮到其地理位置的歷史悠久,人口密度高,擴(kuò)張并沒(méi)有出現(xiàn)?,F(xiàn)在,多虧了思科和SAP的一個(gè)項(xiàng)目,這些船只和900萬(wàn)個(gè)集裝箱通過(guò)港口傳送(并不斷更新)他們的準(zhǔn)確到達(dá)時(shí)間,所以卡車可以安排及時(shí)的接送和貨運(yùn)。卡車司機(jī)甚至可以遠(yuǎn)程預(yù)訂泊車位,這樣他們就不會(huì)開(kāi)車四處尋找停車位或堵塞城市的其他地方。
能源
電網(wǎng)的設(shè)計(jì)是為了在需要的基礎(chǔ)上提供電力,以微妙地平衡供給和需求——這是一個(gè)挑戰(zhàn),因?yàn)樾枨箅S時(shí)間、天氣和季節(jié)而變化。熱浪、暴風(fēng)雪、甚至是奧斯卡頒獎(jiǎng)典禮,都能給這個(gè)老化的基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)壓力。為了滿足突發(fā)的峰值,備用電站和柴油發(fā)電機(jī)必須準(zhǔn)備就緒,吞噬稀缺的資源。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是有效的。
所謂智能電網(wǎng)背后的基本原理很簡(jiǎn)單:電力是以需求為基礎(chǔ)定價(jià)的,這種信息會(huì)立即傳輸?shù)街悄茈姳?、恒溫器和家用電器上,這樣它們就能在最便宜的時(shí)候,在非高峰時(shí)段獲得所需的電力。這個(gè)系統(tǒng)使用市場(chǎng)力量來(lái)平衡系統(tǒng)負(fù)載,理論上,應(yīng)該使電網(wǎng)更不容易受到黑和限電的影響。
試點(diǎn)項(xiàng)目,尤其是在意大利和德克薩斯州,已經(jīng)證明了該理論可以在現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)揮作用。美國(guó)將2030年設(shè)定為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)大部分組件的非正式截止日期;安大略的Hydro One是目前全球許多地區(qū)公用事業(yè)公司之一。雖然它已經(jīng)重新安置了許多智能手表,但它仍將在2025年拍攝。
目前,他們只是直接將時(shí)間的使用直接發(fā)送到實(shí)用程序。但在未來(lái),電表可以接收有關(guān)定價(jià)的信息和對(duì)系統(tǒng)的總需求,并據(jù)此管理自己。
輸電線和管道也得到了高科技的升級(jí)。通過(guò)對(duì)線路中傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以檢測(cè)和隔離維修問(wèn)題。而且預(yù)測(cè)軟件已經(jīng)在市場(chǎng)上可以預(yù)測(cè)哪些樹(shù)最有可能掉下來(lái)并取下線路。思科公司(Cisco)建設(shè)的管道內(nèi)襯有敏感的纖維,可以直接感應(yīng)到泄漏和無(wú)線電的幫助。對(duì)于老化的管道,通用電氣已經(jīng)開(kāi)發(fā)了軟件,可以整理地震數(shù)據(jù)、地形細(xì)節(jié)、人口密度、醫(yī)院和學(xué)校的位置,以幫助在持續(xù)的基礎(chǔ)上或緊急情況下做出維修決策。
可再生能源的增長(zhǎng)在很大程度上取決于智能電網(wǎng)。根據(jù)國(guó)際能源協(xié)會(huì)(International Energy Association)的數(shù)據(jù),到明年,可再生能源將取代天然氣成為世界上第二大能源來(lái)源(煤炭仍處于領(lǐng)先地位)。在加拿大,風(fēng)能和太陽(yáng)能是目前增長(zhǎng)最快的發(fā)電行業(yè)(盡管它們?nèi)匀恢徽伎偭康陌俜种畮?。由于太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)所產(chǎn)生的能量隨時(shí)間和時(shí)間的變化而變化,因此它們可能會(huì)對(duì)環(huán)境造成更大的壓力。太陽(yáng)能電池板能夠傳達(dá)它們所產(chǎn)生的能量。它仍然是將這些面板堆疊到網(wǎng)格中,并且在我們不需要的時(shí)候找到一個(gè)可伸縮的電池來(lái)存儲(chǔ)溢出。
風(fēng)能也面臨著類似的整合問(wèn)題,盡管最新一代的渦輪機(jī)本身已經(jīng)從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中獲益。在風(fēng)力發(fā)電廠的前沿建造的通用渦輪發(fā)電機(jī)可以讓后面的人知道陣風(fēng)即將來(lái)臨,這促使他們立即改變?nèi)~片的角度,以保護(hù)自己免受傷害,延長(zhǎng)他們的壽命。一個(gè)相對(duì)較新的軟件程序也處理由渦輪傳感器收集的數(shù)據(jù),并提出最佳的角度來(lái)產(chǎn)生更多的電力,增加風(fēng)電場(chǎng)產(chǎn)量5%。
農(nóng)業(yè)
盡管我們可能擁有普通家庭農(nóng)場(chǎng)的田園風(fēng)光,但農(nóng)民一直都是技術(shù)的早期采用者——畢竟,任何能幫助他們從土地上獲得的微薄生計(jì)的東西都是一件好事。
如今,大多數(shù)的農(nóng)民都在自己的土地上使用裝有g(shù)ps的智能手機(jī),裝載著與農(nóng)業(yè)相關(guān)的應(yīng)用程序。隨著農(nóng)場(chǎng)的急劇增長(zhǎng)——在過(guò)去的25個(gè)世紀(jì)里,美國(guó)的平均分布已經(jīng)翻了一番——農(nóng)民(或者,正變得越來(lái)越普遍,擁有這些業(yè)務(wù)的大公司)迅速部署了數(shù)據(jù)收集、聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來(lái)幫助跟蹤他們。
來(lái)自約翰迪爾的新機(jī)器不僅可以耕作、播種和收割,還可以收集農(nóng)民的數(shù)據(jù),包括空氣和土壤溫度、濕度、風(fēng)速、濕度、太陽(yáng)輻射和降雨量。在干旱和干旱的地區(qū),明智的澆水系統(tǒng)只在適當(dāng)?shù)牡胤饺錾献銐虻乃?,并能探測(cè)到水管道的泄漏。一家公司開(kāi)發(fā)了一種傳感器,可以檢測(cè)出一種特殊害蟲的高計(jì)數(shù),然后釋放干擾它們交配的信息素,從而減少對(duì)殺蟲劑的需求。甚至奶?,F(xiàn)在也在實(shí)時(shí)地傳送數(shù)據(jù),一家荷蘭公司制造了傳感器,當(dāng)它們附著在個(gè)體動(dòng)物身上時(shí),可以告訴農(nóng)民哪些動(dòng)物處于高溫,懷孕或生病。
結(jié)語(yǔ)
隨著信息技術(shù)的進(jìn)步,傳感器的地位也水漲船高,因?yàn)橐郧霸S多無(wú)法感知的信息,都被先進(jìn)的新發(fā)明的傳感器一一搜集,成為服務(wù)于我們更好美生活的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在人類生活的世界,無(wú)處不遍布著各種各樣的傳感器。傳感器的未來(lái)已來(lái)。
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