位于宁波时代的传感器展位
宁波时报传感器组合
如果说绿色是高铁未来的一个支点，那么智能化无疑是另一个支点。 传感是以高铁为代表的先进轨道交通进入智能时代的第一扇大门。
五年来，中国高铁努力走出前几年事故创伤的阴影，逐渐成为科技界为数不多的产业化工具之一，并成为一张让普通百姓和领导人引以为豪的国家名片。
未来五到十年，已经赢得鲜花和掌声的中国高铁将走向何方？
如果说绿色是高铁未来的一个支点，那么智能化无疑是另一个支点。 传感是以高铁为代表的先进轨道交通进入智能时代的第一扇大门。
宁波会议“集结号”
太阳湖位于浙江省宁波市西北郊，因其岸边盛有芳香的葵花子而得名。 距市中心20多公里，三面环山。 它就像一个天堂。 自古以来，这里就是文人墨客吟诗作赋、探幽探秘的场所。
2016年4月28日，中国工程院院长周济、机械与交通科学部主任尹泽勇一行突然来访，打破了太阳湖一向的宁静。 他们来参加由中国工程院和中车株机公司联合主办、中车株机公司承办的工程前沿技术论坛。
翻看代表名单，11位中国工程院院士的名字清晰可见。
其中8位院士来自非轨道交通领域。 他们是：机械工程专家、中国工程院院长周济，航天发动机专家、中国航空工业集团公司尹泽勇，坦克专家、装甲兵工程学院臧克茂，李洪志弹道专家、南京理工大学、邱志明，舰炮专家、海军装备研究院，李奎武，高炮专家、中国兵器工业集团，王行智，导弹专家、西北工业大学大学，高金吉，设备诊断专家、北京化工大学。
另外三位院士分别是：西南交通大学铁路电气化与自动化专家钱清泉、中车株洲电力机车有限公司电力机车专家刘友梅、中车株洲电力机车研究所有限公司牵引电力传动与网络控制专家.，有限公司丁荣军。
上述院士中，除铁路领域外，相当一部分来自军事科研院所，其中不少是飞机、舰船、火炮、装甲车子系统的总设计师。 演讲嘉宾中有来自美国德州仪器、日本三菱电机的高级技术高管，也有中科院微电子研究所副所长陈大鹏等国内中青年专家。
“智能传感技术在轨道交通中的应用”是本次工程前沿技术论坛的主题。 从军用领域到民用领域，从机械到电子，覆盖海、陆、空，众多一流专家集中如此高密度、针对性强的课题，这在国内学术界并不多见。
为什么小型传感器如此重要
传感器实际上并不新鲜。
生活中常见的接触式温度计是最简单的一种传感器。 对于广大数码爱好者和汽车爱好者来说，传感器这个词更加熟悉。 例如，已经成为智能手机标配的横竖屏切换功能就是利用重力传感器实现的； 而汽车仪表盘之所以能显示车速、油位等参数，也是得益于各种隐形传感器。
近年来，随着物联网概念的兴起，传感器被称为物联网的“末梢神经”，因为它占据了“物联网”的入口，越来越受到业界的关注。行业。
对自动化、网络化、智能化要求越来越高的轨道交通行业也不例外。
在宁波会议上，与会专家对传感器的定义是：能够感知被测量信息，并能按照一定规则将感知到的信息转换成电信号或其他所需形式的信息输出的检测装置。 满足信息传输、处理、存储、显示、记录和控制的要求。
中国工程院院士、中车株洲所总经理丁荣军讲述了传感技术在轨道交通领域的六大应用场景：一是采集列车运行状态信息； 二是列车一体化高速综合检测； 三、培养综合表现综合测试； 四、用于钢轨探伤； 五、远程监控轨道状态； 第六，室内外环境综合感知。
据介绍，以我国自主研发高铁列车代表作和谐380AL为例，一列列车上有1000多个传感器，平均每40个零件中就有一个是传感器。 它们承担状态监测、故障报警、车辆设备控制等功能。 这只是机载传感器系统。
关于传感技术的重要性，《会议手册》第一页写道：
“随着‘中国制造2025’、‘十三五’战略性新兴产业等国家战略的逐步实施，发展绿色化、智能化的先进轨道交通装备已成为全行业的共识。为保障轨道交通运营安全，技术装备关键技术不断升级，智能传感技术的不断应用和传感器器件的发展在轨道交通领域发挥着至关重要的作用。”
从无到有的20年本土化之路
“传感器的国产化程度一度阻碍了轨道交通车辆完全自主化的进程。” 谈及我国轨道交通传感产业的发展，不少专家都有同感。
曾经，作为国内轨道交通行业的领头羊，中车在南北合并之前使用的传感器长期被国外垄断。
然而鲜为人知的是，相关技术的研发储备早在20多年前就已经布局。
1990年，中车株洲公司高瞻远瞩，创办了宁波中车时代传感技术有限公司（简称宁波时代），率先扛起了振兴民族传感产业的大旗。
宁波时代成立于1990年10月，其前身是株洲电力机车研究所宁波分院。 是宁波市首批引进的两个部属科研院所之一。 2006年、2016年分别更名为宁波南车时代传感科技有限公司、宁波中车时代传感科技有限公司。
据宁波时代总经理徐永前介绍，宁波时代自成立以来，已完成电流、电压、压力、温度、位移、速度等六大类多规格传感器的国产化开发，涵盖轨道交通各类测量。过境车辆。 需求终于打破了国外企业在该领域的垄断，逐步实现了传感器等高端零部件的完全自主设计和生产。
如今，宁波时代拥有电流传感器、电压传感器、压力传感器、速度传感器、位移传感器、温度传感器6大类、12个系列、多种规格的产品。 此外，MEMS智能传感器、光纤传感器等新型传感器也在研发中。
经过二十多年的发展，宁波时代的企业实力不断壮大。 已从最初的年手工生产数万件发展到年产100万件的自动化生产能力。 2009年传感器销售额突破1亿元。 2014年传感器销售额突破2亿元，传感器产业目前已达到近3亿元规模，占据国内轨道交通领域60%的市场份额。
就这样，国外传感器被一步步踢下中国列车。 宁波时代也成为国内轨道交通传感器行业的领先者和客户的首选供应商，并主持制定了多项轨道交通传感器行业标准。 不仅如此，我们还对过去的几家国外合作伙伴实现了批量供货。
高端产品之争才刚刚开始
尽管凭借20余年的技术积累，中车株机已占据国内轨道交通传感器市场60%的份额，但接下来40%的竞争变得更加激烈和残酷。
因为尚未被占领的40%的市场，有相当一部分是高端产品。 数据显示，虽然目前我国从事传感器研发、生产和应用的机构有1700多家，但高端传感器芯片进口占比高达90%，仍严重依赖国外。
“我们最初做的传感器还是以模拟传输为主。” 徐永谦告诉记者。
中车株洲研究所总工程师冯江华也表示，“传统传感器采用大量模拟信号传输，容易受到干扰。 同时，在恶劣条件下出现故障后，无法实现自我诊断，没有自愈能力。”
据记者了解，就轨道交通传感器市场而言，目前技术含量比较高的加速度传感器尚未实现国产化。
徐永谦还关心如何立足轨道交通，拓展至其他行业。 “虽然我们的传感器技术含量与手机、汽车行业相比并不低，但仍处于多品种、小批量生产的状态。”他说。 “未来，我们应该转向大批量、低成本生产。”
“真正的国产替代才刚刚开始。” 徐永谦坦言。
事实上，不仅是轨道交通行业，整个国内传感器行业还普遍处于中低端水平。
2014年10月，工业和信息化部首次发布《中国传感器产业发展白皮书》（简称“白皮书”）。 在肯定成绩后指出，“老产品占比超过60%，新产品明显不足。其中，高新技术产品较少；同时严重缺乏”产品的数字化、智能化、小型化。”
《白皮书》显示，我国传感器产业从1986年才进入实质性研发阶段，到2000年初步建立了敏感元件和传感器产业，并在“十二五”期间形成了较为完整的传感器产业链。年计划”期间。 2001年以来，以高、精、尖为特点的新一代传感器的研制被列入研发重点，进一步缩短了我国与世界先进国家的差距。 目前的总体情况是，“我国传感器产业已逐步从仿制、引进走向自主设计、创新发展阶段”。
在宁波会议上，冯江华作了题为“智能传感技术发展概述及应用前景”的主题报告。 他认为，目前新型传感器的研发存在三个更高的要求。 “首先，传感器的输出应由模拟信号输出变为数字信号输出，而不需要进行二次处理； 二是具有自我纠错、自我诊断、自我判断、自我修复的能力。 ; 三是自主权更强。”
冯江华提到的第二点和第三点是备受关注的新一代智能传感器的主要特点。
未来属于“智能传感”
2014年《白皮书》将全球传感器的发展大致分为三个阶段：1950年至1969年，结构传感器出现； 1970年至1999年，固体传感器逐步发展； 2000年至今，智能传感器出现并迅速发展。
冯江华介绍，智能传感器的概念可以追溯到20世纪70年代和80年代，由NASA提出。 它最初主要用于航天器的状态监测。 这类传感器最基本的特点之一就是除了采集信息外，还具有自身的信息处理能力。 他做了一个生动的比喻。 所谓智能传感器大致相当于传统传感器加微控制器。
这一概念将极大改变人们对传感器的传统认识。 由于传统传感器只负责在“外设”处采集各种信息，将信息传输到“大脑”，然后将指令反馈给负责动作执行的“器官”。 智能传感器集信息采集、计算、执行于一体，全部在“端”完成。 这意味着整个神经系统很可能从“中枢式”转变为“分布式”。
在冯江华看来，未来的智能传感器应具备以下五种功能：自诊断自纠、复合灵敏度、计算、交互和网络。 他举例说，所谓复合灵敏度，就是尽量减少传感器数量，全面描述目标物体的状态； 而联网则是通过传感器之间的相互通信来实现“相互验证”。 在此基础上，他提出了“网络化智能传感器”的概念。
据记者了解，路虎最新车型采用了一种新型传感技术，使得汽车的防碰撞响应时间得以提前。 该技术利用安装在前保险杠上的传感器管来检测路边的行人是否被汽车撞到。 一旦检测到碰撞，汽车挡风玻璃前的安全气囊就会迅速展开，缓冲汽车对行人的影响。
就在今年3月，一家名为Flirtey的无人机公司首次通过了美国联邦航空管理局的无人机快递执照。 其秘诀之一就是与斯坦福大学合作，通过新型传感器成功解决了无人机送货问题。 人与机器的空中碰撞问题。 据介绍，这款无人机可以利用传感器成功避开大树、红绿灯、电话线等障碍物，同时利用GPS芯片成功到达目的地，从而在飞行途中顺利完成无人机任务。遵守联邦法规。 快递业务。
虽然在固定轨道上行驶的火车发生意外碰撞的概率比汽车和无人机小得多，但一旦发生这样的碰撞，造成的损失是不可估量的。
中国工程院院士钱清泉在接受记者采访时表示，对于轨道交通来说，“安全仍然是重中之重”。 他说，“以前我们主要依靠信号灯来控制列车，比较原始。” 随着新一代列控系统CTCS3的开发和部署，“情况有了很大改善”。 相信随着智能传感技术的进一步发展和应用，列车将变得“更智能”，同时“更安全”。
迈向智慧轨道交通的下一个十年
2015年5月，李克强总理签署的“中国制造2025”路线图正式发布，提出实施国家制造业创新中心建设、智能制造、强化工业基础、绿色制造、智能制造等五项重大工程。高端装备创新。 以高铁为代表的先进轨道交通装备及其基础零部件和智能制造因跨越多个重大项目而备受关注。
此外，《中国制造2025》进一步细分设立了航空航天装备、海洋工程装备、先进轨道交通装备、机器人、电力装备等十大重点领域，这些领域都与传感器技术密切相关。
周济在宁波大会开幕致辞中表示，智能传感技术是智能制造领域的关键技术，而轨道交通装备是装备领域的排头兵。 “两者的充分交叉结合，是未来发展的重要基础。用先进的智能技术武装装备工业，是制造业升级的重要途径。”
丁荣军认为，未来传感器和人工智能技术将在轨道交通领域实现深度融合，但轨道交通信息化的核心价值没有改变，依然是：安全、可靠、高效、便捷、经济。
事实上，我国智能列车的工程研发已经上路。
2013年6月，中车研制出我国首列智能高速列车样车。 由于首次实现了新兴物联网技术、传感器网络技术在大型交通装备上的工程化应用以及物联网、传感器网络、列控网络、车辆传输网络的多网融合，初步实现了自检测、自诊断、自决策能力。
2015年，中车首次推出自主研发的全自动“无人”地铁列车。 列车可以通过感知系统自主识别障碍物、道路和交通信号。 这种感知系统是机器取代司机的关键。
宁波会议后的第二天，中车传感测量技术研发中心在宁波正式成立。 其核心实体是中车株洲所旗下的宁波时代。 据了解，根据中车的集团战略规划，公司目前已经明确了下一步的扩张方向。 第一是轨道交通传感器，第二是工业传感器，第三是新兴领域传感器。 目前，MEMS技术、ASIC芯片、集成传感系统以及磁性材料、高分子复合材料等相关基础技术的研究已经在进行中。
“特别是在轨道交通应用领域，我们将加快关键传感器的国产化，开展智能传感器的研发、产业化和推广，提升车辆健康状态监测能力，为实现未来智能列车运营贡献力量” ”。 徐永谦说道。
推荐培训：
2018年3月30日至4月1日，由Memes Consulting主办的《》将在无锡举行。 培训内容包括：（1）硅基MEMS制造工艺及典型制造工艺流程详解； （2）晶圆级晶圆级凸块、TSV以及与芯片尺寸封装（WLCSP）相关的临时键合工艺； (3) FBAR滤波器件、压电麦克风等最流行传感器的特种薄膜材料（AlN、ZnO和PZT压电薄膜）的制造工艺和应用； （4）3D传感行业热点VCSEL激光器、重要工艺装备、工艺难点、工艺控制等； （5）非硅基MEMS制造工艺及应用，主要针对塑料基、玻璃基、金属纸基和纸基微流控器件的制造工艺。
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