氣體監(jiān)測儀器專題報(bào)告

落實(shí)人才優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略，把人才資源開發(fā)擺在科技創(chuàng)新最優(yōu)先的位置，在創(chuàng)新實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)人才，在創(chuàng)新活動中培養(yǎng)人才，在創(chuàng)新事業(yè)中凝聚人才，改革人才培養(yǎng)使用機(jī)制，培育造就規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的人才隊(duì)伍。氣體傳感器行業(yè)基本情況傳感器技術(shù)與通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)并稱現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的三大支柱，是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。傳感器逐漸由傳統(tǒng)型向智能型方向發(fā)展，傳感器市場也日益繁榮。氣體傳感器作為傳感器領(lǐng)域重要的分支，是一種可以將氣體的某些信息，包括濃度和種類轉(zhuǎn)換為可以被操作人員、儀器儀表、計(jì)算機(jī)等利用的聲、電、光或者數(shù)字信息的裝置，用于現(xiàn)場采集空氣數(shù)據(jù)。通過氣體傳感器將氣體信號轉(zhuǎn)換為電信號，再通過串口通信，傳至單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。氣體傳感器是氣體監(jiān)測儀器儀表及整個氣體監(jiān)測系統(tǒng)的核心，對氣體監(jiān)測系統(tǒng)起著決定性的作用，氣體傳感器的發(fā)展歷程影響著氣體監(jiān)測儀器儀表行業(yè)的發(fā)展歷程。（一）氣體傳感器行業(yè)發(fā)展階段行業(yè)起步階段主要為二十世紀(jì)二三十年代至二十世紀(jì)六七十年代，1927年奧利弗?約翰遜博士發(fā)明了第一只現(xiàn)代催化燃燒（LEL）傳感器，隨后的1928年美國硅谷的Johnson-WilliamsInstruments研制完成約翰遜-威廉姆斯儀器（或J-W儀器），該儀器成為世界上的第一個制造現(xiàn)場氣體檢測儀器；1960年第一代電化學(xué)氧氣傳感器出現(xiàn)，后被制作成便攜氧氣檢測儀器；1968年費(fèi)加羅技研的創(chuàng)始人田口尚義率先發(fā)明了半導(dǎo)體式氣體傳感器，相應(yīng)氣體檢測儀也被發(fā)明應(yīng)用。二十世紀(jì)六七十年代至二十一世紀(jì)初，行業(yè)進(jìn)入初步發(fā)展階段。1969年更多種類的有毒氣體化學(xué)傳感器出現(xiàn)并被研制成氣體檢測儀器；1981年，英國City工業(yè)化地推出氧氣和多種其他有毒氣體的電化學(xué)傳感器，從而促進(jìn)了現(xiàn)場氣體檢測儀器的大規(guī)模普及。發(fā)展至二十一世紀(jì)初，行業(yè)內(nèi)氣體監(jiān)測儀器儀表種類逐漸豐富，檢測氣體范圍也更加廣泛。二十一世紀(jì)初至今，行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展階段。隨著集成技術(shù)、分子合成技術(shù)、微電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）氣體傳感器被成功研制，傳感器逐步實(shí)現(xiàn)微型化和集成化；同時，隨著氣敏材料研究的深入和新型傳感器工藝的研制，氣體傳感器和氣體監(jiān)測儀器儀表的種類更加豐富，穩(wěn)定性和一致性水平不斷提高。在此期間，國內(nèi)企業(yè)的趨勢不斷增強(qiáng)，已實(shí)現(xiàn)中低端氣體檢測儀器的，高端傳感器及相應(yīng)儀器儀表的研制穩(wěn)步推進(jìn)。（二）氣體傳感器行業(yè)市場規(guī)模傳感器作為儀器儀表的核心器件，其性能及輸出信號的處理和終端計(jì)算能力的性能決定了儀器儀表的性能。近年來，受工業(yè)氣體檢測、環(huán)保、醫(yī)療等領(lǐng)域的智能化、數(shù)字化市場需求的持續(xù)帶動，全球傳感器市場規(guī)模保持穩(wěn)步增長。根據(jù)賽迪顧問的數(shù)據(jù)，2020年，全球傳感器市場規(guī)模達(dá)到1，606．30億美元，智能傳感器市場規(guī)模達(dá)到358．1億美元，占總體規(guī)模的22．3%。我國傳感器行業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速，已實(shí)現(xiàn)從小到大、從弱到強(qiáng)的歷史性轉(zhuǎn)變。根據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2020年中國傳感器行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展前景分析》報(bào)告顯示，2019年我國傳感器市場規(guī)模達(dá)2，188．8億元，增速為12．70%。優(yōu)化國家科研基地和平臺布局以提升科技創(chuàng)新能力為目標(biāo)，著眼長遠(yuǎn)和全局，統(tǒng)籌科研基地、科技資源共享服務(wù)平臺和科研條件保障能力建設(shè)，堅(jiān)持優(yōu)化布局、重點(diǎn)建設(shè)、分層管理、規(guī)范運(yùn)行的原則，圍繞國家戰(zhàn)略和創(chuàng)新鏈布局需求對現(xiàn)有國家科研基地平臺進(jìn)行合理歸并，優(yōu)化整合為戰(zhàn)略綜合類、技術(shù)創(chuàng)新類、科學(xué)研究類、基礎(chǔ)支撐類等，進(jìn)一步明確功能定位和目標(biāo)任務(wù)。戰(zhàn)略綜合類主要是國家實(shí)驗(yàn)室。技術(shù)創(chuàng)新類包括國家技術(shù)創(chuàng)新中心、國家臨床醫(yī)學(xué)研究中心，以及對現(xiàn)有國家工程技術(shù)研究中心、國家工程研究中心、國家工程實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等優(yōu)化整合后形成的科研基地?？茖W(xué)研究類主要是國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室?；A(chǔ)支撐類包括國家野外科學(xué)觀測研究站、科技資源服務(wù)平臺等基礎(chǔ)性、公益性基地和平臺。系統(tǒng)布局高水平創(chuàng)新基地瞄準(zhǔn)世界科技前沿和產(chǎn)業(yè)變革趨勢，聚焦國家戰(zhàn)略需求，按照創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈加強(qiáng)系統(tǒng)整合布局，以國家實(shí)驗(yàn)室為引領(lǐng)，形成功能完備、相互銜接的創(chuàng)新基地，充分聚集一流人才，增強(qiáng)創(chuàng)新儲備，提升創(chuàng)新全鏈條支撐能力，為實(shí)現(xiàn)重大創(chuàng)新突破、培育高端產(chǎn)業(yè)奠定重要基礎(chǔ)。發(fā)展智能綠色服務(wù)制造技術(shù)圍繞建設(shè)制造強(qiáng)國，大力推進(jìn)制造業(yè)向智能化、綠色化、服務(wù)化方向發(fā)展。發(fā)展網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造技術(shù)，重點(diǎn)研究基于互聯(lián)網(wǎng)+的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能工廠、制造資源集成管控、全生命周期制造服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展綠色制造技術(shù)與產(chǎn)品，重點(diǎn)研究再設(shè)計(jì)、再制造與再資源化等關(guān)鍵技術(shù)，推動制造業(yè)生產(chǎn)模式和產(chǎn)業(yè)形態(tài)創(chuàng)新。發(fā)展機(jī)器人、智能感知、智能控制、微納制造、復(fù)雜制造系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)重大智能成套裝備、光電子制造裝備、智能機(jī)器人、增材制造、激光制造等關(guān)鍵裝備與工藝，推進(jìn)制造業(yè)智能化發(fā)展。開展設(shè)計(jì)技術(shù)、可靠性技術(shù)、制造工藝、關(guān)鍵基礎(chǔ)件、工業(yè)傳感器、智能儀器儀表、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、工業(yè)試驗(yàn)平臺等制造基礎(chǔ)共性技術(shù)研發(fā)，提升制造基礎(chǔ)能力。推動制造業(yè)信息化服務(wù)增效，加強(qiáng)制造裝備及產(chǎn)品數(shù)控一代創(chuàng)新應(yīng)用示范，提高制造業(yè)信息化和自動化水平，支撐傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級。發(fā)展新一代信息技術(shù)大力發(fā)展泛在融合、綠色寬帶、安全智能的新一代信息技術(shù)，研發(fā)新一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，保障網(wǎng)絡(luò)空間安全，促進(jìn)信息技術(shù)向各行業(yè)廣泛滲透與深度融合。發(fā)展先進(jìn)計(jì)算技術(shù)，重點(diǎn)加強(qiáng)E級（百億億次級）計(jì)算、云計(jì)算、量子計(jì)算、人本計(jì)算、異構(gòu)計(jì)算、智能計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用；發(fā)展網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)，重點(diǎn)加強(qiáng)一體化融合網(wǎng)絡(luò)、軟件定義網(wǎng)絡(luò)/網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化、超高速超大容量超長距離光通信、無線移動通信、太赫茲通信、可見光通信等技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用；發(fā)展自然人機(jī)交互技術(shù)，重點(diǎn)是智能感知與認(rèn)知、虛實(shí)融合與自然交互、語義理解和智慧決策、云端融合交互和可穿戴等技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用。發(fā)展微電子和光電子技術(shù)，重點(diǎn)加強(qiáng)極低功耗芯片、新型傳感器、第三代半導(dǎo)體芯片和硅基光電子、混合光電子、微波光電子等技術(shù)與器件的研發(fā)。發(fā)展引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)變革趨勢和重大技術(shù)的預(yù)警，加強(qiáng)對顛覆性技術(shù)替代傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)拐點(diǎn)的預(yù)判，及時布局新興產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)研發(fā)，在信息、制造、生物、新材料、能源等領(lǐng)域，特別是交叉融合的方向，加快部署一批具有重大影響、能夠改變或部分改變科技、經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)格局的顛覆性技術(shù)研究，在新一輪產(chǎn)業(yè)變革中贏得競爭優(yōu)勢。重點(diǎn)開發(fā)移動互聯(lián)、量子信息、人工智能等技術(shù)，推動增材制造、智能機(jī)器人、無人駕駛汽車等技術(shù)的發(fā)展，重視基因編輯、干細(xì)胞、合成生物、再生醫(yī)學(xué)等技術(shù)對生命科學(xué)、生物育種、工業(yè)生物領(lǐng)域的深刻影響，開發(fā)氫能、燃料電池等新一代能源技術(shù)，發(fā)揮納米技術(shù)、智能技術(shù)、石墨烯等對新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)作用。氣體監(jiān)測設(shè)備行業(yè)未來發(fā)展趨勢（一）氣體監(jiān)測設(shè)備向智能化、復(fù)合化方向發(fā)展近幾年，我國的微電子、計(jì)算機(jī)、精密機(jī)械、高密封、特種加工、集成、薄膜、網(wǎng)絡(luò)、納米、激光、超導(dǎo)、生物等高新技術(shù)高速發(fā)展。在技術(shù)跨越式發(fā)展的行業(yè)背景下，下游客戶向氣體監(jiān)測設(shè)備供應(yīng)商提出了更快、更準(zhǔn)、更穩(wěn)的要求，如速度更快、靈敏度更高、穩(wěn)定性更好、樣品量更少、檢測微損甚至無損、遙感遙控距離更遠(yuǎn)、使用更方便、成本更低廉、無污染等，氣體監(jiān)測設(shè)備向智能化和復(fù)合化方向發(fā)展成為行業(yè)主要趨勢之一。氣體監(jiān)測設(shè)備智能化是指在氣體傳感器中嵌入微處理器，使儀器具有自動校準(zhǔn)和故障顯示功能。在軟件設(shè)計(jì)上基于模糊理論和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對氣體種類的識別和濃度的推斷。氣體監(jiān)測設(shè)備復(fù)合化是指氣體檢測儀器致力于能進(jìn)行多參數(shù)測試，多種氣體檢測，如將不同類型的傳感器集成在一塊芯片上，可同時測試氣體的濃度、壓力、溫度和流速等，從而更全面地反映被測氣體在特定環(huán)境中所顯示的特性。（二）氣體監(jiān)測設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步融合物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后，全球信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次驅(qū)動力。當(dāng)前，信息產(chǎn)業(yè)正處于由移動互聯(lián)網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新并與工業(yè)融合，推動了傳統(tǒng)產(chǎn)品、設(shè)備、流程和服務(wù)向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展的進(jìn)程，加速重構(gòu)產(chǎn)業(yè)發(fā)展新體系。與此同時，隨著傳感器、新一代信息通信、云計(jì)算等新技術(shù)的突破，物聯(lián)網(wǎng)下游應(yīng)用熱點(diǎn)逐步成熟落地，物聯(lián)網(wǎng)迎來跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)?；l(fā)展的新階段。物聯(lián)網(wǎng)成為經(jīng)濟(jì)社會綠色、智能、可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)和重要引擎，在行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷深入，氣體監(jiān)測設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步融合。根據(jù)賽迪顧問發(fā)布的《2019-2021年中國物聯(lián)網(wǎng)市場預(yù)測與展望數(shù)據(jù)》，我國物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模發(fā)展快速，年均增速達(dá)到20%以上。我國氣體監(jiān)測設(shè)備行業(yè)內(nèi)企業(yè)主要為貿(mào)易型企業(yè)和生產(chǎn)型企業(yè)，貿(mào)易型企業(yè)主要代理國際知名品牌產(chǎn)品。由于傳感器產(chǎn)業(yè)檔次偏低、技術(shù)創(chuàng)新能力較差，國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)低端過剩、中高端被國外壟斷的市場格局，因此生產(chǎn)型氣體監(jiān)測設(shè)備供應(yīng)商多采用進(jìn)口品牌的傳感器模組，國內(nèi)傳感器技術(shù)滯后成為影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。工業(yè)和信息化部發(fā)布《基礎(chǔ)電子元器件產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃（2021—2023年）》，明確指出重點(diǎn)發(fā)展小型化、低功耗、集成化、高靈敏度的敏感元件，溫度、氣體、位移、速度、光電、生化等類別的高端傳感器，新型MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）傳感器和智能傳感器，微型化、智能化的電聲器件。以漢威科技、四方光電、翼捷股份為代表的行業(yè)內(nèi)企業(yè)，不斷加大在氣體傳感器領(lǐng)域的研發(fā)投入，已經(jīng)取得了一定的成果，相關(guān)產(chǎn)品陸續(xù)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。在政策的鼓勵扶持和市場需求的持續(xù)增長推動下，國產(chǎn)傳感器市場進(jìn)入快速發(fā)展軌道。強(qiáng)化目標(biāo)導(dǎo)向的基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)研究面向我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的關(guān)鍵科學(xué)問題、國際科學(xué)研究發(fā)展前沿領(lǐng)域以及未來可能產(chǎn)生變革性技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ)，統(tǒng)籌優(yōu)勢科研隊(duì)伍、國家科研基地平臺和重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，超前投入、強(qiáng)化部署目標(biāo)導(dǎo)向的基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)研究。聚焦國家重大戰(zhàn)略任務(wù)部署基礎(chǔ)研究。面向國家重大需求、面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場，針對事關(guān)國計(jì)民生、產(chǎn)業(yè)核心競爭力的重大戰(zhàn)略任務(wù)，凝練現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、人口健康、資源環(huán)境和