“隨著新能源和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，小型化、節(jié)能化和智能化將是傳感器的未來趨勢。”中國工程院院士、現(xiàn)任中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司董事長丁榮軍院士表示，智能傳感技術(shù)是軌道交通裝備運營安全的保障性技術(shù)，也是裝備持續(xù)升級的關(guān)鍵技術(shù)。掌握這一趨勢，對于為提升軌道交通用傳感器的智能化、集成化和數(shù)字化水平，推動我國智能傳感器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，具有深遠(yuǎn)的意義。這是記者從４月２８日在寧波舉辦的“智能傳感技術(shù)在軌道交通中的應(yīng)用工程前沿技術(shù)論壇”上了解到的。

傳感器應(yīng)用廣泛在國民經(jīng)濟(jì)中具有重要地位

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)等新產(chǎn)業(yè)的興起，傳感器作為其中的核心部件也愈來愈受到重視。
在自然界中包含了大量如電、光、力、化學(xué)等信息，因此對應(yīng)采集信息的傳感器種類也極其繁多，其應(yīng)用范圍從日常的家用電器、智能手機(jī)到尖端的軍工武器、航空航天。以其中采集電信號的電量傳感器為例，根據(jù)其不同的性能等級，分別應(yīng)用于小家電、電源、工業(yè)自動化、軌道交通、汽車、醫(yī)療、船舶、航天、新能源、電網(wǎng)等不同領(lǐng)域。以電網(wǎng)為例，電量傳感器參與了從發(fā)電、輸電到用電的全過程。無論是煤電、核電或新能源風(fēng)電光伏，其發(fā)電過程包含整流、逆變等環(huán)節(jié)，在對其進(jìn)行檢測、控制和保護(hù)的過程中，必須采用電量傳感器，以保證并網(wǎng)電能的可靠性。在目前特高壓等新興的輸電技術(shù)中，也使用電量傳感器來實現(xiàn)輸電過程的可測和可控。
傳感器產(chǎn)業(yè)大體可以分為三個階段：第一階段是20世紀(jì)50年代伊始，結(jié)構(gòu)型傳感器出現(xiàn)，它利用結(jié)構(gòu)參量變化來感受和轉(zhuǎn)化信號。第二階段是20世紀(jì)70年代開始，固體型傳感器逐漸發(fā)展起來，這種傳感器由半導(dǎo)體、電介質(zhì)、磁性材料等固體元件構(gòu)成，是利用材料某些特性制成。如：利用熱電效應(yīng)、霍爾效應(yīng)，分別制成熱電偶傳感器、霍爾傳感器等。第三階段是20世紀(jì)末開始，智能型傳感器出現(xiàn)并快速發(fā)展。智能型傳感器是微型計算機(jī)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，使傳感器具有人工智能的特性。
隨著新能源和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，小型化、節(jié)能化和智能化將是傳感器的未來趨勢。傳感器應(yīng)用廣泛，伴隨著產(chǎn)業(yè)升級，其市場規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)估2015年全球傳感器市場規(guī)模為1814億美元，而我國將占據(jù)其中三分之一的份額。近年來軌道交通、新能源風(fēng)電光伏、新能源汽車等行業(yè)發(fā)展迅猛，市場規(guī)模已經(jīng)形成，而這其中離不開傳感器、IGBT等電力電子核心器件的支撐。因此，傳感器不僅本身具備良好的行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，直接推動國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時也是促成中國制造走向世界、中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)型的重要組成部分。

傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略地位日益凸顯

傳感器產(chǎn)業(yè)具有投資密集型、技術(shù)含量高的特點，近年來，全球傳感器市場一直保持快速增長，2013年全球傳感器市場規(guī)模約1055億美元，2015年市場規(guī)模將突破1500億美元。目前全世界約有40個國家從事傳感器的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)，研發(fā)機(jī)構(gòu)6000余家。發(fā)達(dá)國家在傳感器領(lǐng)域具有技術(shù)和品牌等優(yōu)勢，其中以美、德、日等國實力較強(qiáng)。
近年來，國內(nèi)傳感器市場高速增長，2013年市場規(guī)模超過640億元。已有2000余家從事傳感器生產(chǎn)和研發(fā)的企事業(yè)單位，已形成從技術(shù)研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)到應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)業(yè)門類基本齊全，中低檔產(chǎn)品基本滿足市場需求，并逐漸向高端領(lǐng)域拓展，部分細(xì)分領(lǐng)域已躋身世界領(lǐng)先水平。隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略、“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃的大力推進(jìn)，作為信息獲取單元的傳感器技術(shù)及傳感器產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位日益凸顯，傳感器市場將保持強(qiáng)勁增長。
與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，我國傳感器產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展相對滯后，高端和高新技術(shù)類產(chǎn)品少。產(chǎn)品品質(zhì)、工藝水平、生產(chǎn)裝備、企業(yè)規(guī)模、市場占有率和綜合競爭能力等方面與國外同類企業(yè)還有差距。
目前產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)兩大趨勢：一是創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，在傳統(tǒng)類型傳感器發(fā)展的基礎(chǔ)上，采用新原理、新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新功能的傳感器不斷出現(xiàn)，實現(xiàn)了產(chǎn)品微型化、集成化、智能化、低功耗、高精度、高可靠性等特性，未來傳感器市場的主要增長將來自于無線傳感器、MEMS傳感器、生物傳感器等新型傳感器；二是企業(yè)形態(tài)呈集團(tuán)化壟斷和精細(xì)化分工的有機(jī)結(jié)合，一方面大公司通過兼并重組，逐步形成壟斷地位，既占據(jù)高端市場又加速向中低端市場擴(kuò)張，掌控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和專利，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向；另一方面小企業(yè)則向“小(中)而精、精而專、專而強(qiáng)”方向發(fā)展，技術(shù)和產(chǎn)品專一，獨占細(xì)分市場。

產(chǎn)業(yè)困境呼喚小型化、節(jié)能化和智能化發(fā)展

國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題在于：
一是企業(yè)規(guī)模較小，產(chǎn)品對外依存度高。我國傳感器生產(chǎn)企業(yè)較多，但普遍存在規(guī)模小、人才短缺、研發(fā)能力弱、規(guī)模效益較差、國際競爭力不強(qiáng)等問題。同時，產(chǎn)品大多處于中低端領(lǐng)域，價格競爭激烈，附加值較低，國產(chǎn)化需求迫切。
二是技術(shù)水平總體較低，創(chuàng)新能力弱。很多企業(yè)都是引進(jìn)國外元件進(jìn)行加工，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，特別是在高端傳感器方面。此外，傳感器設(shè)計技術(shù)、可靠性技術(shù)、封裝技術(shù)、裝備技術(shù)等關(guān)鍵共性技術(shù)研究缺位，創(chuàng)新能力有限。
三是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，品種、規(guī)格、系列不全。國內(nèi)傳感器產(chǎn)品往往難以形成系列，在產(chǎn)品質(zhì)量、測量精度、溫度特性、響應(yīng)時間、穩(wěn)定性和可靠性等指標(biāo)方面與國外產(chǎn)品相比還存在差距。
四是產(chǎn)業(yè)化水平較低，產(chǎn)業(yè)配套不足。我國對傳感器技術(shù)研究開發(fā)階段的資源投入比較重視，但卻相對忽略了產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)性的開發(fā)，對產(chǎn)品化、商品化的基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)嚴(yán)重滯后，材料、制造工藝與設(shè)備、測試及儀器等相關(guān)和配套的共性基礎(chǔ)技術(shù)相互脫節(jié)，制約了產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
五是缺乏技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展專業(yè)人才。企業(yè)缺乏核心技術(shù)和自主知識產(chǎn)權(quán)，缺乏技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化的高端人才，特別是國際化領(lǐng)軍人才。同時缺少龍頭企業(yè)的引領(lǐng)和帶動，使得產(chǎn)業(yè)重組和資源整合難于形成。
傳感器是軌道交通車輛的高端關(guān)鍵零部件，然而，作為國內(nèi)軌道交通車輛行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，中國中車在曾經(jīng)發(fā)展的較長時間內(nèi)使用的傳感器一直為國外所壟斷，傳感器的國產(chǎn)化程度阻礙了軌道交通車輛的完全自主化進(jìn)程。直到1990年，中國中車創(chuàng)建寧波時代，扛起了振興民族傳感產(chǎn)業(yè)的大旗，才逐步實現(xiàn)這一高端零部件的完全自主設(shè)計和生產(chǎn)。自寧波時代成立始，先后完成了電流、電壓、壓力、溫度、位移、速度等六大類多規(guī)格傳感器的國產(chǎn)化開發(fā)，全方位覆蓋軌道交通車輛的各種測量需求，徹底打破了國外企業(yè)在這一領(lǐng)域的壟斷。
寧波時代自成立以來就以打造民族高端傳感品牌為目標(biāo)，堅持不懈地建設(shè)自主研發(fā)平臺，搶占傳感技術(shù)前沿高地。先后突破了多物理場協(xié)同仿真、微弱信號處理、低磁滯磁路設(shè)計、數(shù)字化溫度補償、深盲孔無應(yīng)力高溫灌封等傳感器開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，具備了傳感器自主設(shè)計的能力。在堅持自主設(shè)計同時，產(chǎn)業(yè)化方面也取得了較大的突破，針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域，研究產(chǎn)品的可靠性設(shè)計，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，擺脫了中國制造低端劣質(zhì)的形象，寧波時代傳感器品牌受到了國內(nèi)外客戶的廣泛認(rèn)可。從創(chuàng)立之初的年產(chǎn)幾萬只的手工作坊式生產(chǎn)到如今的年產(chǎn)能100萬只的自動生產(chǎn)能力，遠(yuǎn)景將達(dá)到300萬只每年的規(guī)模；從軌道交通領(lǐng)域擴(kuò)展到風(fēng)電、光伏、電動汽車等領(lǐng)域，為中國的清潔能源產(chǎn)業(yè)提供完整的測量解決方案。目前傳感器產(chǎn)業(yè)達(dá)到近3億的規(guī)模，在國內(nèi)軌道交通領(lǐng)域占據(jù)60%的市場份額，是國內(nèi)該領(lǐng)域的首選供應(yīng)商。
傳感器產(chǎn)業(yè)廣泛應(yīng)用于軌道交通與工業(yè)控制領(lǐng)域，軌道交通包括機(jī)車、動車、城軌地鐵、有軌電車等領(lǐng)域；工業(yè)控制領(lǐng)域包括電氣傳動、電力系統(tǒng)、變頻控制、UPS電源、電動汽車等行業(yè)。公司傳感器占據(jù)中國軌道交通市場40%市場份額,工業(yè)品電量傳感器在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域占據(jù)35%市場份額。中國鐵路跨越式發(fā)展，高鐵、動車組、大功率機(jī)車項目發(fā)展空前，同時城際鐵路、城市軌道交通建設(shè)也進(jìn)入發(fā)展高潮，市場需求潛力巨大。隨著物聯(lián)網(wǎng)及環(huán)保意識增強(qiáng)，國家政策扶持電動、混動汽車等綠色交通產(chǎn)業(yè)，傳感器的發(fā)展空間廣闊。
傳感器下一步的發(fā)展方向是智能化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化，寧波時代正在進(jìn)行Asic芯片、MEMS技術(shù)、集成傳感系統(tǒng)等方面的研究，在軌道交通領(lǐng)域，開展智能化傳感器的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和推廣，從而實現(xiàn)未來智能列車的運營，為車輛的健康狀態(tài)監(jiān)控做出貢獻(xiàn)；在軌道外領(lǐng)域，緊跟綠色變頻、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，開發(fā)出領(lǐng)先性的產(chǎn)品，從而引導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展。

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一，目前傳感器市場格局及現(xiàn)狀：

南車、北車合并為中車公司，提高自主發(fā)展實力，提升國際競爭力，將軌道交通裝備業(yè)做到國際一流，提高行業(yè)影響力。中車公司內(nèi)部傳感器研發(fā)、生產(chǎn)只有寧波中車時代一家公司，為公司在新技術(shù)的應(yīng)用市場爭取更多的市場份額。
1)城軌市場
城軌市場公司抓住城市軌道交通大發(fā)展的機(jī)會。圍繞城軌牽引系統(tǒng)、制動系統(tǒng)不斷擴(kuò)大市場份額，至2015年牽引系統(tǒng)用電量傳感器、速度傳感器、溫度傳感器占據(jù)90%中國市場份額。城軌用傳感器銷售突破5000萬元。
2)機(jī)車市場
在大功率機(jī)車市場領(lǐng)域，牽引系統(tǒng)用電量傳感器、監(jiān)控速度傳感器、監(jiān)控壓力傳感器、制動壓力傳感器取得突破進(jìn)展，實現(xiàn)全產(chǎn)品線覆蓋，銷售突破6000萬。
3)動、客車市場
高速動車組“十二五”在中國得到了大力發(fā)展，公司依托母公司的優(yōu)勢，完成動車軸報系統(tǒng)用傳感器及制動系統(tǒng)用傳感器的開發(fā)并實現(xiàn)小批量銷售，并在標(biāo)準(zhǔn)化動車組牽引系統(tǒng)和制動系統(tǒng)、軸報系統(tǒng)上實現(xiàn)突破
4)工程機(jī)械市場
鐵路“十二五”的大發(fā)展時期，運營里程大幅增加，對線路線路提出了跟高要求，高速、重載、高密度。養(yǎng)路機(jī)械在鐵路局和新造市場穩(wěn)步增長。2013-2015年每年傳感器銷售達(dá)到5000萬元，占據(jù)中國90%市場份額。

二，國家對于傳感器產(chǎn)業(yè)的重大政策：

世界主要發(fā)達(dá)國家都把傳感器列入國家發(fā)展戰(zhàn)略，我國對傳感器產(chǎn)業(yè)同樣高度重視，明確了一系列支持政策，傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境不斷優(yōu)化。
2013年2月5日，《國務(wù)院關(guān)于推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)有序健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》發(fā)布，其中著重提出“加強(qiáng)低成本、低功耗、高精度、高可靠、智能化傳感器的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，著力突破物聯(lián)網(wǎng)核心芯片、軟件、儀器儀表等基礎(chǔ)共性技術(shù)，加快傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能終端、大數(shù)據(jù)處理、智能分析、服務(wù)集成等關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新”。
2013年2月18日，為進(jìn)一步增強(qiáng)傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新能力和國際競爭力，推動傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、持續(xù)、協(xié)調(diào)發(fā)展，工業(yè)和信息化部、科技部、財政部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會發(fā)布《加快推進(jìn)傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》。行動計劃實施期為2013-2025年。到2025年，我國傳感器及智能化儀器儀表產(chǎn)業(yè)整體水平要跨入世界先進(jìn)行列，產(chǎn)業(yè)形態(tài)實現(xiàn)由“生產(chǎn)型制造”向“服務(wù)型制造”的轉(zhuǎn)變，涉及國防和重點產(chǎn)業(yè)安全、重大工程所需的傳感器及智能化儀器儀表實現(xiàn)自主制造和自主可控，高端產(chǎn)品和服務(wù)市場占有率提高到50%以上。
《中國制造 2025》圍繞經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國家安全重大需求，選擇十大優(yōu)勢和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)作為突破點，力爭到2025 年達(dá)到國際領(lǐng)先地位或國際先進(jìn)水平。這十大重點領(lǐng)域的發(fā)展都與傳感器技術(shù)息息相關(guān)（十大重點領(lǐng)域：新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)業(yè)裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械）。
2016年3月，十二屆全國人大四次會議通過《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》，明確提出要實施工業(yè)強(qiáng)基工程，同時工業(yè)強(qiáng)基也是《中國制造2025》提出的五大工程之一。工業(yè)強(qiáng)基工程提出，到2020年，40%核心基礎(chǔ)零部件（元器件）實現(xiàn)自主保障，受制于人的局面逐步緩解。到2025年，70%核心基礎(chǔ)零部件（元器件）實現(xiàn)自主保障，部分達(dá)到國際領(lǐng)先水平。