第四次工業(yè)革命已持續(xù)了數(shù)年，其發(fā)展趨勢(shì)絲毫不減。

感測(cè)技術(shù)讓生產(chǎn)流程更為透明，而智慧感測(cè)是所有應(yīng)用的基礎(chǔ)。

透過先進(jìn)智慧傳動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)今天智慧工廠產(chǎn)線的重要關(guān)鍵。

智慧傳動(dòng)元件通常包含了智慧感測(cè)器、傳動(dòng)元件等不同元素，在這當(dāng)中，最重要的當(dāng)然是把守第一關(guān)訊號(hào)擷取的智慧感測(cè)器。要談到智慧傳動(dòng)元件時(shí)，或許可以先從智慧感測(cè)器談起。智慧感測(cè)器是一種從物理環(huán)境中擷取輸入訊號(hào)，並使用內(nèi)建的運(yùn)算資源，在檢測(cè)到特定輸入時(shí)，執(zhí)行預(yù)先定義功能的設(shè)備，並且在傳遞數(shù)據(jù)之前先行處理數(shù)據(jù)。

智慧感測(cè)器

智慧感測(cè)元件可以更準(zhǔn)確、更自動(dòng)化地收集環(huán)境數(shù)據(jù)，並在準(zhǔn)確記錄的資訊中減少錯(cuò)誤的雜訊產(chǎn)生。這些設(shè)備使用於各種環(huán)境中的監(jiān)測(cè)和控制機(jī)制，包括工業(yè)4.0、智慧電網(wǎng)、環(huán)境偵察、探索和許多科學(xué)應(yīng)用等。

智慧感測(cè)元件也是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）中至關(guān)重要且不可或缺的元素，在這種日益普遍的環(huán)境中，幾乎可以想像到的任何事物都可以配備特殊標(biāo)示，並能夠透過物聯(lián)網(wǎng)或類似的網(wǎng)路來傳輸數(shù)據(jù)。智慧感測(cè)元件的一種實(shí)現(xiàn)方式，是作為無線感測(cè)器和執(zhí)行器網(wǎng)路（WSAN）的組件，其節(jié)點(diǎn)數(shù)量可達(dá)到數(shù)千個(gè)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都與一個(gè)或多個(gè)其他感測(cè)器和感測(cè)器集線器，以及單獨(dú)的執(zhí)行器連接。

在這其中的運(yùn)算資源通常由低功耗行動(dòng)微處理器所提供。一般來說，智慧感測(cè)器都是由感測(cè)器、微處理器和通信技術(shù)所組成。運(yùn)算資源必須是整體設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分，如果僅只用來發(fā)送其數(shù)據(jù)以進(jìn)行遠(yuǎn)端處理的感測(cè)器，並不被視為智慧感測(cè)器。這也說明了一件很重要的事：智慧感測(cè)器必須具備一定程度的邊緣運(yùn)算能力。

智慧感測(cè)器將基礎(chǔ)感測(cè)器與運(yùn)算資源整合起來，進(jìn)而能夠處理感測(cè)器的輸入訊號(hào)。基礎(chǔ)感測(cè)器是提供感測(cè)能力的元件。它可能用於感應(yīng)熱量、光線或壓力。通常基礎(chǔ)感測(cè)器會(huì)產(chǎn)生類比訊號(hào)，在使用之前必須對(duì)其進(jìn)行處理。這就是智慧感測(cè)器的整合運(yùn)算技術(shù)發(fā)揮作用的地方。透過微處理器濾除訊號(hào)雜訊並將感測(cè)器訊號(hào)轉(zhuǎn)換為可用的數(shù)位格式。智慧感測(cè)器還包含整合的通訊功能，使它們能夠連接到專用網(wǎng)路或物聯(lián)網(wǎng)上。這使得其與外部設(shè)備的通訊成為可能。

圖1 : 感測(cè)技術(shù)讓生產(chǎn)流程更為透明，而智慧感測(cè)是所有應(yīng)用的基礎(chǔ)。

智慧感測(cè)器有無數(shù)的使用方式，對(duì)於工業(yè)環(huán)境尤其重要，這正是工業(yè)4.0背後的驅(qū)動(dòng)力。智慧感測(cè)器只要整合傳動(dòng)裝置，就能進(jìn)行智慧傳動(dòng)的工業(yè)應(yīng)用。在工廠中，通常使用智慧溫度感測(cè)器來確保機(jī)器不會(huì)過熱，並使用振動(dòng)感測(cè)器來確保機(jī)器不會(huì)有振動(dòng)過大的風(fēng)險(xiǎn)。智慧感測(cè)器還支援流程控制，用於監(jiān)控生產(chǎn)流程，例如製造物品，並進(jìn)行可能需要的任何調(diào)整，以滿足高品質(zhì)的生產(chǎn)目標(biāo)。在過去，這些都是必須透過手動(dòng)的方式來進(jìn)行，但現(xiàn)在只要透過智慧傳動(dòng)裝置，就可以進(jìn)行自動(dòng)化的生產(chǎn)流程管控。

智慧感測(cè)器在現(xiàn)代化的安全系統(tǒng)中也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。例如熱成像感測(cè)器可用於檢測(cè)入侵者的體溫。同樣的，智慧鎖、運(yùn)動(dòng)感測(cè)器以及門窗感測(cè)器等設(shè)備通常連接到公共網(wǎng)路。這使得安全感測(cè)器能夠協(xié)同運(yùn)作，以全面監(jiān)控當(dāng)前的安全狀態(tài)。

工業(yè)感測(cè)應(yīng)用

工業(yè)環(huán)境中常見使用的智慧感測(cè)器主要有五種類型。儘管現(xiàn)今使用的專用感測(cè)器類型很多，但它們通常都是下列五種感測(cè)器的其中一種。

●液位感測(cè)器：液位感測(cè)器用於測(cè)量容器中佔(zhàn)據(jù)的空間體積。車輛的燃油表可能連接到監(jiān)控油箱中，監(jiān)控燃油液位的液位感測(cè)器。

●溫度感測(cè)器：溫度感測(cè)器是一種可以監(jiān)控工廠環(huán)境溫度的感測(cè)器，以便在必要時(shí)採(cǎi)取防護(hù)措施。例如，在工業(yè)環(huán)境中，溫度感測(cè)器可用於確保機(jī)器不會(huì)過熱。

●壓力感測(cè)器：壓力感測(cè)器通常用於監(jiān)測(cè)管道中氣體或流體的壓力。壓力突然下降可能表示存在洩漏或流量控制問題。

●紅外感測(cè)器：紅外感測(cè)器，可以用於熱成像相機(jī)或非接觸式紅外溫度計(jì)，或者用於溫度監(jiān)測(cè)。另一些紅外感測(cè)器還包括光學(xué)感測(cè)器，其頻率使其能夠看到紅外光譜中的光。這些類型的感測(cè)器可用於醫(yī)療設(shè)備，例如脈搏血氧儀設(shè)備，以及設(shè)計(jì)用於遙控操作的電子設(shè)備等。

●接近感測(cè)器：接近感測(cè)器用於檢測(cè)人或物體相對(duì)於感測(cè)器的位置。在工業(yè)環(huán)境中，接近感測(cè)器可以跟?整個(gè)產(chǎn)線中的人員活動(dòng)。

實(shí)現(xiàn)智慧工廠

圖2 : 今日智慧工廠將操作性生產(chǎn)層面與IT層面相結(jié)合，因此帶來了新的數(shù)位化挑戰(zhàn)。

近年來，開始有人提出了完全聯(lián)網(wǎng)工廠的概念。在今天，第四次工業(yè)革命已持續(xù)了數(shù)年，其發(fā)展趨勢(shì)絲毫不減。幾乎隨時(shí)都會(huì)增加新的內(nèi)容，例如人工智慧、深度學(xué)習(xí)、數(shù)位雙生等，這些在智慧型感測(cè)器中都有相應(yīng)的應(yīng)用，而工業(yè)環(huán)境也憑藉這些技術(shù)推動(dòng)新的變革，並不斷突破原有的極限。

工業(yè)中的變革無所不在。在不久之前，我們還以為工業(yè)變革的內(nèi)容主要是透過生產(chǎn)的智慧聯(lián)網(wǎng)，而今天則遠(yuǎn)不止於此。今日的智慧工廠將操作性生產(chǎn)層面與IT層面相結(jié)合，因此帶來了新的數(shù)位化挑戰(zhàn)。

第四次工業(yè)革命很早就已透過機(jī)器的數(shù)位化與工業(yè)物聯(lián)，改變了一切生產(chǎn)流程與方式。新技術(shù)讓生產(chǎn)與物流中的真實(shí)與虛擬世界融合，這種發(fā)展被稱為工業(yè)4.0。機(jī)器可自主相互通訊，並進(jìn)一步優(yōu)化流程。工業(yè)4.0明確地說，就是代表著工業(yè)領(lǐng)域中的網(wǎng)路化。

結(jié)語

感測(cè)技術(shù)讓工業(yè)4.0中的生產(chǎn)流程更為透明，而其中，智慧感測(cè)器是所有下游應(yīng)用的基礎(chǔ)。簡(jiǎn)而言之：沒有智慧感測(cè)技術(shù)，就沒有工業(yè)4.0。與傳統(tǒng)的未網(wǎng)路化感測(cè)器相比，工業(yè)4.0感測(cè)器提供的不僅僅是量測(cè)資料，還包括整合的分散式運(yùn)算能力和靈活的可程式設(shè)計(jì)。智慧感測(cè)與控制共通應(yīng)用技術(shù)包含感測(cè)器、軟體、驅(qū)動(dòng)控制組件系統(tǒng)等不同層面。並且透過傳動(dòng)器的整合，進(jìn)一步成為了更先進(jìn)的智慧傳動(dòng)系統(tǒng)，這也成為了實(shí)現(xiàn)今天智慧工廠產(chǎn)線的重要元素。