我國稱重傳感器在工業(yè)自動化及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(dāng)今世界令人矚
目、迅猛發(fā)展的高新技術(shù)之一，也是當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的一個重要標(biāo)志，與通信技術(shù)、計算機技術(shù)共同
構(gòu)成21世紀(jì)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(yīng)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(yīng)用工作進(jìn)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(xué)院、
運營商、大學(xué)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(zhǔn)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(yīng)速率、抗干擾性等性能指標(biāo)會對工業(yè)自動化
控制系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(yīng)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(jìn)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(yán)重不足；（2 ）重研發(fā)、輕應(yīng)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(jìn)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(dāng)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(dǎo)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(jìn)行解剖對其分析并測繪，zui大限度地進(jìn)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(xué)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(fù)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(yīng)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(jìn)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(jìn)行檢修。通常國產(chǎn)稱重傳感器可靠性指標(biāo)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(xué)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(yīng)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(jìn)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(yán)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)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(yán)重影響了產(chǎn)品的廣泛應(yīng)用。如工業(yè)自動化系統(tǒng)中廣為應(yīng)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(jìn)口。國產(chǎn)稱重傳
感器的測量精度、溫度特性、響應(yīng)時間、穩(wěn)定性、可靠性等指標(biāo)與國外也有相當(dāng)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(jìn)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(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(rèn)識不足。從本質(zhì)講，稱重傳感器產(chǎn)品屬于應(yīng)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(yīng)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(rèn)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(jìn)入國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場，也未能進(jìn)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(zāi)難預(yù)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的產(chǎn)業(yè)化基地，大力扶持稱重傳感器的開發(fā)、應(yīng)用與推廣。
    2 ．國家應(yīng)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)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(yīng)多方面、多渠道、挖掘高層次的復(fù)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(jìn)和學(xué)習(xí)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(jìn)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(yīng)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(rèn)為，要徹
底解決問題必須要從多個方面充分認(rèn)識存在的問題，在發(fā)展和促進(jìn)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。