2017年7月,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,将人工智能提升到国家战略;2017年11月,工信部印发《智能传感器产业三年行动指南(2017—2019年)》,对智能传感产业发展思路、总体目标、主要任务等做了整体布局;2017年12月,工信部印发《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020年)》,将智能传感器列为人工智能核心基础技术。上下游产业链的成熟已促使智能传感的发展进入了一个全新阶段。
传感技术是人工智能、大数据、物联网、移动互联等新兴技术的感知层核心技术,提供了重要的基础数据来源。传感技术正向微型化、智能化、集成化、无源化方向演进,物理感知的范围更加泛在,信息采集的手段更加便捷,数据获取的类型更加多样,智能传感技术为大云物移智的发展提供了坚实的硬件基础。在多学科融合背景下,智能传感的发展表现出如下几个趋势:
一是传感终端化,单一的、单参量的传感器件处于产业链的末端,规模产业化会遇到天花板,而集合传感、计算、控制、存储、处理及通信的具有完整功能的感知终端具有更高的市场价值,更可在科研布局和应用部署中将占据主动权;
二是传感网络化,从最早的传感探头、传感阵列、多传感器系统再到传感器网络和如今的广域物联网,传感技术的发展经历了单物量测、局域传感网再到泛在感知网的升级换代,传感器上网和在线感知是万物互联新时代的重要技术需求;
三是传感智能化,智能传感已被定义为新一代人工智能核心基础技术,因而,传感与智能和数据结合是大势所趋,实现云-端交互,将轻量级人工智能算法下沉至传感终端,赋予感知终端边缘计算、在网计算和嵌入式计算能力是必然的技术选择。
2018年6月20日,人工智能应用学术研讨会在京召开。中国电科院王继业副院长在人工智能重点研发方向和发展趋势中指出,智能传感是人工智能的核心基础技术之一,人工智能的海量元数据来源于信息感知与采集,传感器是电网电气量、状态量的采集终端,是能源互联网的感知神经末稍,是电力调度、保护测控、安全运维、在线监测的基础设施组成单元,被视作电力三次设备,在电网安全稳定运行中发挥着基础而广泛的作用,是加快促进电网信息物理融合(CPS)进程的重要装备。
基于窄带物联网(NB-IoT)、5G工业物联网、卫星空天地一体化网络空间,传感器的网络化、泛在化、在线化已成为必然发展趋势;电网物理设备与信息感知终端耦合,网络基础设施的大范围空间部署,业务应用以云为平台、数据为基础,人工智能为核心,共同构建全业务泛在电力物联网。智能传感技术在电网具备广泛的应用场景,应在以下五个方面开展技术研究和应用突破:
1.基于全光信号处理的无源光波导传感器技术。研究光学、光电、光纤等光传感与集成光波导传感技术,实现基于光传感的分布式、多参量测量。
2.基于微机电系统(MEMS)的微结构电参量传感器技术。研究微型化、大动态范围、高灵敏度、高分辨率的新型电场传感技术,探索磁场和电流新型无源检测技术。
3.基于新型敏感材料的传感器技术及应用。研究部分超材料特性,包括磁致伸缩材料、压电晶体材料、巨磁阻材料等,探索适用于复杂电磁环境下的传感器技术。
4.智能传感器现场能量采集及微取能技术。研究传感器就地利用环境获取能量的机理及相关技术,突破取能技术与智能传感器的融合应用。
5.传感器高可靠边缘计算与物联网技术。研究多传感器系统、传感阵列、传感网络协同检测、数据融合技术,面向传感器的在线化、网络化发展趋势,突破电力物联网规模应用瓶颈。
面向新一代电力系统及能源互联网,应进一步加强智能传感关键性、基础性、前瞻性技术研发,攻克微型化、集成化、多参量智能传感技术难题,掌握核心环节技术,突破芯片级传感制作工艺;大力发展面向电网新应用场景的直流电流、弱磁场、空间电场、射频标识等智能传感器,推动传感器实现高精度、高可靠、低功耗、低成本。构建先进传感研发试验基地,推动微机电系统(MEMS)、互补金属氧化物半导体(CMOS)等先进加工工艺落地,建设压电材料、磁性材料等敏感材料,以及封装和个性化测试等实验研究平台。
此外,中国电科院将从业务需求出发,凝练技术问题,统筹人工智能与大数据资源,研发新产品和关键器件,积极发挥多专业、多学科综合优势,以高端核心技术和高价值知识产权为输出,构建联合攻关新模式、新业态。将联合高校、科研机构、产业单位和应用单位建设联合创新实验室,形成产业链联动,共同推动电力行业智能传感技术发展和应用创新。
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