我國稱重傳感器在工業(yè)自動化及物聯(lián)網(wǎng)應用中面臨的問題

一、綜述
       現(xiàn)代信息技術(shù)的三大基礎(chǔ)是信息的采集、傳輸和處理技術(shù)，即傳感技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技
術(shù)，它們分別構(gòu)成了信息技術(shù)系統(tǒng)的“ 感官” 、“神經(jīng)” 和“ 大腦” 。稱重傳感器技術(shù)是當今世界令人矚
目、迅猛發(fā)展的高新技術(shù)之一，也是當代科學發(fā)展的一個重要標志，與通信技術(shù)、計算機技術(shù)共同
構(gòu)成21世紀信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱。信息采集系統(tǒng)的首要部件是稱重傳感器，且置于系統(tǒng)的zui前端。在現(xiàn)代技術(shù)中，稱重傳感器實際上是現(xiàn)代測試技術(shù)和自動化技術(shù)的基礎(chǔ)。隨著國內(nèi)工業(yè)自動化、信息化、物聯(lián)網(wǎng)和國防現(xiàn)代化的發(fā)展，稱重傳感器的年需求量持續(xù)增長，稱重傳感器的應用也越來越廣泛，已滲透到各個專業(yè)領(lǐng)域，但是目前國內(nèi)稱重傳感器技術(shù)的水平有限，制約了我國工業(yè)自動化、物聯(lián)網(wǎng)和信息化技術(shù)的發(fā)展。
      稱重傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的重要組成之一，是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分。我國在“ 物聯(lián)網(wǎng)” 的啟
動和發(fā)展上與相比并不落后，我國中長期規(guī)劃《新一代寬帶移動無線通信網(wǎng)》中有重點專項研
究開發(fā)“ 稱重傳感器及其網(wǎng)絡(luò)”，國內(nèi)不少城市和省份已大量采用傳感網(wǎng)絡(luò)解決電力、交通、*、
農(nóng)漁業(yè)中的信息通信技術(shù)的服務(wù)。在溫總理關(guān)于“ 感知中國”的講話后，我國“ 物聯(lián)網(wǎng)”的研究、開發(fā)
和應用工作進入了高潮，江蘇省無錫市*提出建立“ 感知中國”研究中心，中國科學院、
運營商、大學云集無錫，共同協(xié)力發(fā)展我國的物聯(lián)網(wǎng)。
 

二、稱重傳感器在工業(yè)自動化及物聯(lián)網(wǎng)中的重要性
       稱重傳感器是工業(yè)自動化及物聯(lián)網(wǎng)的重要組成之一。稱重傳感器是自動化控制系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)中
獲得信息的*手段和途徑，稱重傳感器對采集信息的準確性和可靠性將直接影響到控制單元對信
息的處理與傳輸。稱重傳感器的穩(wěn)定性、可靠性、響應速率、抗干擾性等性能指標會對工業(yè)自動化
控制系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)的性能起到舉足輕重的作用。特別要強調(diào)對于新興的物聯(lián)網(wǎng)來講，稱重
傳感器是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的瓶頸。從近年來的稱重傳感器實際應用和市場情況來看，相對于計算機技術(shù)、通信技術(shù)，稱重傳感器技術(shù)在國內(nèi)處于弱勢地位，不足之處相對較多，還在進一步拉大與國外的差距。我國稱重傳感器產(chǎn)業(yè)面臨許多突出問題：（1 ）技術(shù)創(chuàng)新能力很弱，研發(fā)投入嚴重不足；（2 ）重研發(fā)、輕應用，產(chǎn)品附加值不高；（3 ）缺乏健全的機制來確保產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；（4 ）傳感技術(shù)人才短缺，特別是技術(shù)人才及技術(shù)專家匱乏；（5 ）分工地位較低，不具備有競爭力的高新技術(shù)企業(yè)。未來5 ～10年，物聯(lián)網(wǎng)將有上萬億元的高科技市場，其產(chǎn)業(yè)要比互聯(lián)網(wǎng)大幾倍，所以發(fā)展稱重傳感器技術(shù)刻不容緩，倘若依靠從國外進口，我們不但失去廣闊的市場，蒙受巨大的經(jīng)濟損失，而且還可能會造成國家安全無保障。
三、目前我國稱重傳感器在技術(shù)及產(chǎn)業(yè)政策方面存在的主要問題
1 ．技術(shù)方面
（1 ）核心競爭技術(shù)匱乏，創(chuàng)新能力薄弱在稱重傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)研究方面，對新原理、新材料的研發(fā)相當薄弱，對產(chǎn)品的特定性能研究不夠深入。國內(nèi)對稱重傳感器的基礎(chǔ)理論研究很不重視，所以也就很難得到科技立項，即使得到了立項，由于經(jīng)費很低也無法完成，zui終也就不了了之。加之目前的大環(huán)境來看，企業(yè)重視效益，政府看重業(yè)績，導致了不屑于基礎(chǔ)技術(shù)的研究。因而對傳感技術(shù)的研究缺乏厚實基礎(chǔ)。所以在近幾十年來，國內(nèi)幾乎沒有一項稱重傳感器新原理問世。大多是購置國外的樣機，進行解剖對其分析并測繪，zui大限度地進行一些小的集成創(chuàng)新。
（2 ）設(shè)計、可靠性、裝備、封裝等關(guān)鍵技術(shù)未取得實質(zhì)性突破
1 ）設(shè)計技術(shù)。稱重傳感器的設(shè)計技術(shù)涉及多種學科、多種理論、多種材料、多種工藝及現(xiàn)場
使用條件；設(shè)計過程復雜，考慮因子多；設(shè)計人才匱乏。
2 ）可靠性技術(shù)。目前可靠性是影響大量國產(chǎn)稱重傳感器應用的主要原因之一。據(jù)統(tǒng)計，在我
國電力部門所采用的進口稱重傳感器一般在2 ～3 年不需檢修，采用國產(chǎn)稱重傳感器一般要 3 ～6 個
月進行檢修。通常國產(chǎn)稱重傳感器可靠性指標比國外同類產(chǎn)品低 l ～2 個數(shù)量級。一般來講，稱重傳
感器的可靠性與設(shè)計技術(shù)（結(jié)構(gòu)設(shè)計、可靠性設(shè)計等）；基礎(chǔ)材料（結(jié)構(gòu)材料、化學試劑、輔助材
料等）；工藝方法（工藝參數(shù)確定、工藝路線選擇、工藝裝備選用等）；使用環(huán)境（高溫、高壓、強
磁、振動等）都有密切的關(guān)系。同時還與制造廠家質(zhì)量管理有關(guān)。
3 ）裝備技術(shù)。長期以來，稱重傳感器的工藝裝備問題一直得不到應有的重視與關(guān)注。稱重傳
感器的性能和工藝創(chuàng)新與工藝裝備關(guān)系極大，稱重傳感器工藝裝備本質(zhì)上與其他設(shè)備有很大不同，
更注重性、特殊性，基本上是一類稱重傳感器一類裝備。大多稱重傳感器工藝創(chuàng)新依賴于新工
藝裝備的問世。在稱重傳感器工藝裝備的研發(fā)與生產(chǎn)方面，國家沒有資助且投入很少，依靠企業(yè)自
籌資金進行研發(fā)，既不利于稱重傳感器工藝研究的創(chuàng)新，且這塊市場被國外所壟斷和占領(lǐng)，嚴重制
約了我國稱重傳感器行業(yè)的發(fā)展。
4 ）封裝技術(shù)。稱重傳感器的封裝問題越來越受到稱重傳感器業(yè)界的高度關(guān)注。實際上稱重傳感器的封裝技術(shù)對稱重傳感器的性能特別是穩(wěn)定性和可靠性起著舉足輕重的作用。稱重傳感器與集
成電路不同，稱重傳感器必須直接與被測介質(zhì)接觸，被測介質(zhì)的環(huán)境可能是高溫、高腐蝕、高濕、
強沖擊、強振動等惡劣環(huán)境，而集成電路器件的工作環(huán)境通常較好。稱重傳感器的封裝結(jié)構(gòu)和封裝
材料，還影響稱重傳感器的遲滯、時間常數(shù)、靈敏性，使用壽命等性能。封裝成本也占據(jù)稱重傳感
器總成本相當大的一部分。國內(nèi)對稱重傳感器的封裝問題尚未形成系列、標準，也無統(tǒng)一接口，因
而稱重傳感器的外型千差萬別，很不利于用戶的選用和產(chǎn)品互換。
（3 ）品種、規(guī)格、系列不全，技術(shù)指標不高
       國內(nèi)稱重傳感器產(chǎn)品往往形不成系列，即使形成系列也大多是從國外產(chǎn)品改頭換面或克隆過來
的，嚴重影響了產(chǎn)品的廣泛應用。如工業(yè)自動化系統(tǒng)中廣為應用的高精度、高穩(wěn)定的低微差壓稱重
傳感器，高差壓、高靜壓稱重傳感器，國內(nèi)尚不能穩(wěn)定、批量供貨，基本靠國外進口。國產(chǎn)稱重傳
感器的測量精度、溫度特性、響應時間、穩(wěn)定性、可靠性等指標與國外也有相當差距?？傊?，國內(nèi)
稱重傳感器的技術(shù)水平比國外要落后10年左右，工藝水平和裝備水平落后15年左右。
2 、產(chǎn)業(yè)及政策方面
      稱重傳感器科研、產(chǎn)業(yè)化體系推進不力，國家支持力度不夠，產(chǎn)業(yè)政策不實，稱重傳感器產(chǎn)業(yè)
遠落后于集成電路產(chǎn)業(yè)、計算機產(chǎn)業(yè)和通信產(chǎn)業(yè)。由于稱重傳感器本身固有的特征，國內(nèi)稱重傳感
器分屬不同的行業(yè)和部門，像目前的物聯(lián)網(wǎng)由工信部牽頭，科技部主管技術(shù)攻關(guān)，發(fā)改委側(cè)重產(chǎn)業(yè)
化項目和市場推廣。卻沒有一個部門是從基礎(chǔ)開始，系統(tǒng)地從國家高度的層面研究傳感技術(shù)的發(fā)展
問題，因此稱重傳感器在“ 戰(zhàn)略發(fā)展” 、“ 標準制定” 、“ 產(chǎn)業(yè)布局” 、“ 人才培養(yǎng)” 等方面沒有系統(tǒng)的管
理者。稱重傳感器的“ 產(chǎn)業(yè)體系” 、“研發(fā)體系” 、“ 市場體系”等諸多方面尚未真正落到實處。歸納起
來，國產(chǎn)稱重傳感器在產(chǎn)業(yè)化方面存在的主要問題有以下幾點。
（1 ）稱重傳感器產(chǎn)業(yè)化的主攻方向不明。稱重傳感器品種規(guī)劃繁多，涉及國內(nèi)各有關(guān)部門，
如何把握稱重傳感器產(chǎn)業(yè)化的主攻方向? 從何處突破? 大家是眾說紛紜。
（2 ）對稱重傳感器產(chǎn)業(yè)化的重要性認識不足。從本質(zhì)講，稱重傳感器產(chǎn)品屬于應用產(chǎn)品，稱
重傳感器的技術(shù)水平、經(jīng)濟效益要靠市場應用來顯現(xiàn)。技術(shù)通過產(chǎn)品展現(xiàn)效益，對稱重傳感器而言，
搞一點樣品或幾臺樣機不難，生產(chǎn)幾十件產(chǎn)品是沒有意義的（除非特殊的某些軍工及特殊產(chǎn)品）。
（3 ）對稱重傳感器與市場的依存關(guān)系認識不足。市場是振興稱重傳感器的*出路。國產(chǎn)稱
重傳感器未能進入國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場，也未能進入國家的重點工程建設(shè)項目，沒有對國家安全、民生
安全、災難預防起到關(guān)鍵保障作用。
四、發(fā)展我國稱重傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)必須重視的問題
    1 ．以工業(yè)自動化及物聯(lián)網(wǎng)應用為突破口，提升稱重傳感器的技術(shù)水平、工藝水平、產(chǎn)業(yè)水平
和應用水平。重點攻克高精度、低成本、低功耗、微型化傳感技術(shù)，重點開發(fā)新原理、新材料、新
工藝新型稱重傳感器，拓展稱重傳感器被監(jiān)測量類型。有一定基礎(chǔ)條件的稱重傳感器產(chǎn)業(yè)化工程，
形成有集聚效應的產(chǎn)業(yè)化基地，大力扶持稱重傳感器的開發(fā)、應用與推廣。
    2 ．國家應統(tǒng)一部署和規(guī)劃物聯(lián)網(wǎng)用稱重傳感器核心技術(shù)的選擇、發(fā)展方向的把握、基礎(chǔ)研究、
技術(shù)研發(fā)、實踐驗證和應用推廣的時間節(jié)點和重點工作內(nèi)容，統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局稱重傳感器的“ 研
發(fā)體系” 、“ 產(chǎn)業(yè)體系”、“標準體系” 、“產(chǎn)品體系”、“市場體系”等*指令。要協(xié)調(diào)投資、技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施、市場的相互關(guān)系，同時杜絕一哄而上而造成的惡性競爭。 
    3 ．發(fā)揮企業(yè)是技術(shù)創(chuàng)新的主體地位；建議集成電路制造企業(yè)與稱重傳感器制造企業(yè)，實行兼
并重組、強強聯(lián)合，為智能網(wǎng)絡(luò)化稱重傳感器規(guī)模生產(chǎn)創(chuàng)造條件；對使用國產(chǎn)稱重傳感器的項目和
部門，實施優(yōu)惠政策；建議國家讓稱重傳感器企業(yè)能享受《關(guān)于進一步鼓勵軟件產(chǎn)業(yè)和集成電路產(chǎn)
業(yè)的若干政策》同樣的待遇；從政策、產(chǎn)業(yè)、技術(shù)、科研、資金等方面對部分企業(yè)進行重點支持。
     4 ．加速人才培養(yǎng)。我國稱重傳感器行業(yè)，缺乏技術(shù)人才，特別是產(chǎn)業(yè)化需要的技術(shù)型人
才和市場拓展型人才。應多方面、多渠道、挖掘高層次的復合型人才，絕不能有“ 拔苗助長”的急躁
心理，為相關(guān)人才創(chuàng)造良好的工作環(huán)境和生活環(huán)境。
     5 ．加強合作。稱重傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須具有開放的心態(tài)，引進和學習國外優(yōu)
秀成果，包括資金、人才、技術(shù)、營銷和管理，通過國內(nèi)良好的投資環(huán)境吸引有實力的外資企
業(yè)落戶，并與之形成良好的交流，以推進我國稱重傳感器技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的升級換代。合作非常重
要，但不等于可以盲目毫無選擇的合作。合作的目的是既能讓人家有利可圖，也能讓我們在技術(shù)及
產(chǎn)業(yè)發(fā)展上有收獲。
 

五、總結(jié)
    近年來，我國稱重傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)存在的主要問題在相關(guān)職能部門、主管部門和企業(yè)中都已
意識到，也對上述應重視的問題有所重視。但就從目前的情況來看，沒有產(chǎn)生很大的效果，我國稱
重傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與*水平雖說差距在縮小，但存在比較大的差距。筆者認為，要徹
底解決問題必須要從多個方面充分認識存在的問題，在發(fā)展和促進的同時不能顧此失彼。抱有“ 頭
痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳” 的做法必然不能解決所面臨的問題。相信只要足夠重視本文中所提出的問題，
我國稱重傳感器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)在不久的將來會取得豐碩的成果。