智能硬件 傳感器：人工智能硬件中的冷門：傳感器
前幾天有讀者留言，跟我討論AI過分火爆和泡沫開始膨脹的事。
確實(shí)，現(xiàn)有的AI產(chǎn)業(yè)基數(shù)和輿論、資本對它助推是并不對等的，其中泡沫確實(shí)存在。事涉AI則必強(qiáng)大絕對是一種盲目的價(jià)值觀。但AI的優(yōu)勢在于這種基數(shù)近乎于無限底層，能夠提供的應(yīng)用場景過分巨大，所以在眾多應(yīng)用場景沒有被驗(yàn)證到底之前，也很難去判斷他的泡沫到底有多少。
另一方面，AI完全處于剛剛起步的階段，我們看到了很多企業(yè)火爆異常。但卻可能忽略了另一個問題：這些企業(yè)都集中堆積在某幾個領(lǐng)域內(nèi)，而AI作為整體真正發(fā)展，需要的支撐條件很多。其中很多產(chǎn)業(yè)要素目前還處在非常薄弱，甚至冷清的階段：比如說傳感器。
事實(shí)上，非常多的AI動作和應(yīng)用場景依賴于合適的傳感器來達(dá)成。相比于隔壁幾個領(lǐng)域的鑼鼓喧天，這個領(lǐng)域確實(shí)太寂寞了點(diǎn)。
傳感器：冷門不代表不重要
把AI分為技術(shù)和應(yīng)用兩個大方向的話，應(yīng)用這邊會是Fintech、人工智能安防、無人駕駛等領(lǐng)域，而技術(shù)這邊又會被分成三個部分：數(shù)據(jù)運(yùn)算能力、解決方案，以及硬件。
相比于數(shù)據(jù)運(yùn)算包含各種各樣的數(shù)據(jù)、算法、運(yùn)算力和平臺，解決方案包括生物識別、計(jì)算機(jī)視覺、NLP等等部分，人工智能硬件領(lǐng)域包括的東西最簡單，只有兩種：芯片和傳感器。
當(dāng)然，這里說的硬件不包括各式各樣的機(jī)器人和智能設(shè)備，僅僅討論為設(shè)備提供智能的”必需品“。芯片相當(dāng)于大腦，傳感器相當(dāng)于感官，都是人工智能與萬物建立聯(lián)系的必備條件。
相比于早期的工業(yè)傳感器，人工智能領(lǐng)域的傳感器發(fā)生了很多變化：比如對運(yùn)算能力和算法的適應(yīng)，比如對多種感知數(shù)據(jù)的綜合識別，比如中轉(zhuǎn)能力。就像人工智能來了，大家都知道要把芯片換掉一樣，傳感器的更新?lián)Q代，也是世界范圍內(nèi)AI浪潮所無法避免的議題。
但相比于對GPU等適配人工智能的芯片的研發(fā)投入與重視程度，顯然國內(nèi)產(chǎn)業(yè)對傳感器的關(guān)注是嚴(yán)重不足的。即使不跟機(jī)器視覺這樣動輒幾億融資的領(lǐng)域比較，在芯片研發(fā)上國內(nèi)至少還有寒武紀(jì)、地平線等明星企業(yè)，以及BAT巨頭的入場。相比較而言，國內(nèi)做智能傳感器的最大體量公司基本也就剛剛完成A輪。
確實(shí)，AI硬件的技術(shù)準(zhǔn)入門檻更高。與國內(nèi)傳感器產(chǎn)業(yè)的老套路大相徑庭。但這個領(lǐng)域留給國內(nèi)廠商和創(chuàng)業(yè)者的機(jī)會在于：AI市場對于傳感器的需求在快速變化，國際廠商的傳統(tǒng)優(yōu)勢很多無從發(fā)揮。
總之大家的起點(diǎn)差不多，市場相對公平，巨頭進(jìn)場的門檻也更大。
左擁自動駕駛，右抱物聯(lián)網(wǎng)
AI傳感器的未來，很大程度在于綜合其他領(lǐng)域的發(fā)展，戰(zhàn)略高地位置很快會被凸顯出來。
最直接的價(jià)值，恐怕就來自于自動駕駛領(lǐng)域。在傳感器領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注的，除了谷歌等巨頭推出的激光傳感器，就要屬博世等老牌汽車零部件制造商推出的，適用于ADAS等自動駕駛解決方案的傳感器硬件。
自動駕駛的核心，是讓車?yán)@過人類感官與交通環(huán)境實(shí)現(xiàn)交互。這就極大程度依賴?yán)走_(dá)、視覺攝像頭以及多種多樣的傳感器裝置。并且與一般情況下的常識相反，如今自動駕駛產(chǎn)業(yè)追求的傳感器并不是傳感和運(yùn)算能力的極致化。反而是性價(jià)比高，能夠配合車輛生產(chǎn)的中低端傳感器。
沒辦法，谷歌的無人車方案是挺好，但是造價(jià)實(shí)在太高。如今業(yè)界一般認(rèn)同，未來自動駕駛和無人駕駛解決方案，將是傳感器和車輛中樞運(yùn)算系統(tǒng)協(xié)作解決交通問題——誰也別太貴，這才能讓高等級自動駕駛成功商業(yè)化。
而尋求性價(jià)比，正是國內(nèi)制造業(yè)的看家本領(lǐng)。自動駕駛可謂是自主品牌汽車的一次盛宴，而盛宴開場，也給傳感器留下了一角舞臺。
另一個巨大的傳感器應(yīng)用市場，在于正在快速蔓延的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。生物識別、自動生產(chǎn)和智能家居，都需要新型傳感器的協(xié)助。而且隨著物聯(lián)網(wǎng)體系的多元化發(fā)展，應(yīng)用到的傳感器類別也會越來越多。這個需求擴(kuò)張下，也會給傳感硬件以發(fā)展機(jī)遇。
More story，more money
說實(shí)話，人工智能硬件——這里特指起支撐作用的元件，之所以發(fā)展速度低于AI語音和機(jī)器視覺類的AI企業(yè)，很大一部分原因在于可講故事的點(diǎn)太少。
雖然聽起來有點(diǎn)雷人，但我們所處資本市場的特點(diǎn)，是熱愛講故事，講想象空間，不惜一切代價(jià)擴(kuò)大估值。
底層硬件在這些領(lǐng)域相對吃虧，但好在傳感器系統(tǒng)也不是完全沒有優(yōu)勢。比如這里可以編寫幾個傳感器講未來故事的例子。
1、數(shù)據(jù)采集者：
我們知道，AI戰(zhàn)很大程度是數(shù)據(jù)為王。而傳感器除了讓機(jī)器感知外界之外，另一個作用在于收集數(shù)據(jù)。重點(diǎn)宣傳傳感數(shù)據(jù)的價(jià)值，和再利用這些數(shù)據(jù)的可能性，也許是個比較好的附加價(jià)值。
2、結(jié)合無人經(jīng)濟(jì)：
在無人經(jīng)濟(jì)如火如荼的今天，傳感器作為物聯(lián)網(wǎng)與人類交互的主要設(shè)備，也許會水漲船高。傳感器的花樣翻新，可以為無人經(jīng)濟(jì)和多種場景下的生物識別提供解決方案。物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域最受青睞的就是泛在場景。這也是AI傳感器的優(yōu)勢。
3、作為技術(shù)與應(yīng)用場景之間的接駁點(diǎn)：
當(dāng)然，最好的故事來自于合理的邏輯推論。以自動駕駛為例，汽車本身需要傳感器作為技術(shù)與硬件的交互，來解決人類出現(xiàn)的核心問題。這個邏輯在眾多可能達(dá)成智能化的設(shè)備上都是通用的。一方面是識別、判斷、推論等技術(shù)解決方案，一邊是五花八門的外界數(shù)據(jù)，傳感器在其中擁有的空間非常廣闊。
說實(shí)話，傳感器是不是一門好生意不太好說。技術(shù)門檻和市場需求的快速蛻變，都讓這個領(lǐng)域充滿了不確定性。本文的目的更多是提醒你注意那些冷門但重要的AI必備區(qū)域，AI在廣義上是一個整體進(jìn)化，占據(jù)其中任何一環(huán)，都有巨大的利益想象。
沒必要在擁擠不堪的地方尋找未來。
智能硬件 傳感器：傳感器，物聯(lián)網(wǎng)時代的智能硬件數(shù)字化入口
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不看這幾篇好文，就別說自己了解物聯(lián)網(wǎng)
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1、引言
在物聯(lián)網(wǎng)時代，談到智能硬件，傳感器是一個繞不開的話題。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，硬件設(shè)備的智能化業(yè)務(wù)的不斷更新迭代，對于傳感器的場景化需求也在不斷變化。今天，我們的話題就從物理傳感器開始。
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2、什么是物理傳感器
在嵌入式移動設(shè)備中，比如智能手機(jī)，智能穿戴，家用醫(yī)療設(shè)備和其他一些智能硬件設(shè)備，所用到的物理傳感器一般都是MEMS傳感器即微機(jī)電系統(tǒng)（Microelectro Mechanical System）傳感器。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為了世界矚目的重要科技之一，同時也涉及到了電子，機(jī)械，物理學(xué)等多學(xué)科的領(lǐng)域。和傳統(tǒng)的傳感器相比，MEMS傳感器體積更小，重量輕，成本低，功耗低，可靠性高，易于集成開發(fā)等優(yōu)勢。目前，MEMS傳感器主要有加速度計(jì)(Accelerometer)，磁力計(jì)(Magnetometer)，陀螺儀(Gyroscope)，光感計(jì)(Ambient light sensor)，接近光(Proximity)，氣壓計(jì)(Barometer/pressure)，濕度計(jì)(Humidometer)等等，按類型可以分為環(huán)境類傳感器，運(yùn)動類傳感器，健康類傳感器。
傳感器數(shù)據(jù)主要分兩種類型，一種是物理傳感器數(shù)據(jù)，兩外一種是基于物理傳感器數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上通過算法導(dǎo)出的數(shù)據(jù)，可以稱之為虛擬數(shù)據(jù)或者軟件數(shù)據(jù)。
傳感器列表
傳感器類型
功能簡介
光感器
環(huán)境類傳感器
感知周圍的光亮強(qiáng)度
溫度計(jì)
環(huán)境類傳感器
感知周圍的環(huán)境溫度
濕度計(jì)
環(huán)境類傳感器
感知周圍的環(huán)境濕度
氣壓計(jì)
環(huán)境類傳感器
感知所在區(qū)域的氣壓值
紫外線
環(huán)境類傳感器
感知所在區(qū)域的紫外線強(qiáng)度
PM2.5
環(huán)境類傳感器
感知所在區(qū)域的PM2.5值
VOC
環(huán)境類傳感器
感知所在區(qū)域的有害氣體值
加速度計(jì)
運(yùn)動類傳感器
測算對象當(dāng)時的加速度值
陀螺儀
運(yùn)動類傳感器
測算對象當(dāng)時的角速度值
磁力計(jì)
位置類傳感器
測算對象周圍的磁場強(qiáng)度
接近光
位置類傳感器
感知物體接近的距離
心率計(jì)
健康類傳感器
測算對象當(dāng)時的心率值
血壓計(jì)
健康類傳感器
測算對象當(dāng)時的血壓值
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加速度傳感器
加速計(jì)（Accelerometer）也叫重力傳感器，是可以感知任意方向上的加速度（重力加速度則只是地表垂直方向加速度），加速計(jì)通過測量組件在某個軸向的受力情況來得到結(jié)果，表現(xiàn)形式為軸向的加速度大小和方向（X，Y，Z）。其原理是根據(jù)傳感器內(nèi)部的振動結(jié)構(gòu)，由于外界加速度會影響到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的振動特性，來測量到物體的加速度。加速度計(jì)的用途很多，只要跟智能硬件（比如手機(jī)）運(yùn)動相關(guān)的幾乎都與加速度計(jì)有關(guān)（計(jì)步、手機(jī)的姿態(tài)測量、相關(guān)的游戲等等） 。
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陀螺儀傳感器
陀螺儀，在傳感器內(nèi)部有個三軸的陀螺。陀螺儀的工作原理是通過測量三維坐標(biāo)系內(nèi)陀螺轉(zhuǎn)子的垂直軸與設(shè)備之間的夾角，然后來計(jì)算角速度，從而可以由夾角和角速度來判別物體在三維空間的運(yùn)動狀態(tài)。陀螺儀的用途也非常多，比如數(shù)碼照相防抖，以及配合加速度計(jì)（有的還有磁傳感器或者GPS等）形成的融合傳感器來完成更高級的功能（如慣性導(dǎo)航）。
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磁力計(jì)傳感器
磁力計(jì)（Magnetic）也叫地磁計(jì)、磁感器，可用于測試磁場強(qiáng)度和方向，磁力計(jì)的原理跟指南針原理類似，可以測量出當(dāng)前設(shè)備與東南西北四個方向上的夾角。
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環(huán)境光感傳感器
環(huán)境光傳感器可以感知周圍光線強(qiáng)度。例如，在手機(jī)、筆記本、平板電腦等移動應(yīng)用中，可以根據(jù)外界的亮度來實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)背光亮度等，從而降低產(chǎn)品的功耗。
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接近光傳感器
接近光傳感器用于檢測紅外信號，其主要檢測的是外部的紅外線LED的信號。這個LED向外發(fā)出紅外線，當(dāng)有物體接近傳感器的上方時，進(jìn)入紅外線的發(fā)射區(qū)域，有些紅外線會被發(fā)射回傳感器。現(xiàn)在還有基于激光的接近光傳感器，比如ToF sensor等，可以測距范圍在2-4米左右。
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氣壓計(jì)傳感器
氣壓計(jì)主要是由一個真空盒式氣壓傳感器，靠氣壓導(dǎo)致真空盒形變，上下兩塊電容板距離改變，電容改變來測量大氣壓值。
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濕度計(jì)傳感器
主要原理是把空氣中的溫濕度通過一定檢測裝置，測量到溫濕度后，按一定的規(guī)律變換成電信號或其他所需形式的信息輸出，從而來檢測出當(dāng)時的溫度值。
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紫外線傳感器
紫外線傳感器（UV）是利用光敏元件將紫外線信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。
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PM2.5傳感器
PM2.5激光傳感器是一款通用細(xì)微顆粒物濃度傳感器，采用激光散射原理。即令激光照射在空氣中的懸浮顆粒物上產(chǎn)生散射，同時在某一特定角度用探測器接收散射光，產(chǎn)生的光電流經(jīng)放大后，得到電信號與顆粒物的對應(yīng)曲線，經(jīng)過一系列算法得出單位體積內(nèi)不同粒徑的顆粒物質(zhì)量。從而獲得空氣中單 位體積內(nèi)PM2.5的質(zhì)量數(shù)據(jù)。PM2.5傳感器主要用于嵌入各種細(xì)微顆粒物濃度相關(guān)的儀器儀表、環(huán)境改善設(shè)備，如空氣凈化器。
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智能傳感集線器SensorHub框架
硬件部分
談到傳感器，我們也一定要談一下用于傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算和傳輸?shù)闹悄軅鞲屑€器，也稱之為Sensor hub，是一種基于低功耗MCU和輕量級RTOS操作系統(tǒng)之上的軟硬件結(jié)合的方案，其主要功能是連接并處理來自各種傳感器設(shè)備的數(shù)據(jù)。
根據(jù)不同的終端設(shè)備和業(yè)務(wù)場景需求，當(dāng)前的傳感集線器硬件框架主要可以分為三種，MCU內(nèi)置型，MCU外置型和MCU獨(dú)立型。硬件組件主要有低功耗MCU，比如ARM7，ARM9和cortex M系列為主，外設(shè)主要是MEMS傳感器，如加速度，陀螺儀等等。SoC主要指ARM A核系列，比如手機(jī)里的主芯片，可以運(yùn)行Android等大型操作系統(tǒng)。
MCU內(nèi)置型
目前主要是在智能手機(jī)中存在這樣的硬件方案，SOC上運(yùn)行安卓或者IOS，MCU上運(yùn)行輕量級的RTOS。
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MCU外置型
在沒有內(nèi)置型硬件架構(gòu)之前，市面上的很多智能設(shè)備都基于這樣的硬件方案。當(dāng)然，目前這樣的硬件方案還有很大的市場。
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MCU獨(dú)立型
這種硬件方案主要是用于各種智能硬件設(shè)備，比如智能手環(huán)，掃地機(jī)器人等等。
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軟件部分
本章節(jié)主要是介紹智能傳感集線器的軟件部分，主要涉及通用軟件方案的概要設(shè)計(jì)和各模塊的功能職責(zé)，包括了功能模塊，管理模塊，驅(qū)動模塊等。
具體代碼實(shí)現(xiàn)可以參考AliOS Things開源代碼。
按上圖所示，目前主要有三大模塊支撐整個架構(gòu)。其他模塊均可以按照業(yè)務(wù)需求進(jìn)行組件化配置或者增加新功能。
模塊描述
模塊名
具體描述
應(yīng)用服務(wù)管理模塊
service mgr
1.管理基于傳感器的應(yīng)用算法數(shù)據(jù)服務(wù)，如注冊等
2.支撐整個uData框架的事件調(diào)度機(jī)制
3.管理對外組件的業(yè)務(wù)需求，如訂閱等
抽象數(shù)據(jù)管理模塊
abs data model
1.對物理傳感器的抽象化管理
2.和實(shí)際物理傳感器分離，并做1：1映射
3.以vfs方式和kernel層sensor進(jìn)行通信
傳感器抽象層模塊
sensorhal
1.提供物理傳感器驅(qū)動的驅(qū)動接口，如注冊，創(chuàng)建驅(qū)動對象等
2.提供靜態(tài)校準(zhǔn)的配置接口，如軸向等
3.提供硬件配置接口，比如I2C,SPI配置相關(guān)配置
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MEMS產(chǎn)業(yè)鏈和芯片發(fā)展趨勢
目前國內(nèi)整個MEMS產(chǎn)業(yè)鏈經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了一定的規(guī)模和全鏈路生態(tài)。下圖是近期對國內(nèi)MEMS產(chǎn)業(yè)的調(diào)研。
除了完成的產(chǎn)業(yè)鏈之外，我們也需要對未來一段時間MEMS傳感器芯片發(fā)展趨勢做一定的研究和分析：主要沖繩那個維度來分析和預(yù)測：
物理參數(shù)：趨向體積小，重量輕，功耗低，精度高。
芯片整合：趨向于同類功能的傳感器整合成一顆芯片；集成MCU化。
軟件整合：趨向于常用算法和安全功能嵌入到帶MCU的傳感器中，實(shí)現(xiàn)可編程化，AI化等
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尾聲
隨著IoT物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，各種智能硬件設(shè)備越來越依賴于各種傳感器來實(shí)現(xiàn)各種智能化業(yè)務(wù)。從個人消費(fèi)產(chǎn)品的普及，到如今的智能家居，智能城市，智能工業(yè)等無不依賴于傳感器來實(shí)現(xiàn)其智能化。感知，連接，應(yīng)用，從模擬世界到數(shù)字世界，連接的橋梁基石就是傳感器。
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智能硬件 傳感器：智能硬件不該僅僅是個傳感器
目前，市場上很多智能硬件，充其量不過是個傳感器。只不過，這個傳感器能和APP連接，在APP上能看到分析結(jié)果。
這種硬件，叫做智能硬件嗎？
我認(rèn)為，不能。因?yàn)閭鞲衅鳎K究不過是個傳感器。
看一下傳感器的定義：是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。
我們再看一下智能硬件的定義：通過軟硬件結(jié)合的方式，對傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行改造，進(jìn)而讓其擁有智能化的功能。
可見，擁有智能化的功能，是衡量硬件是否是智能硬件的標(biāo)準(zhǔn)。
下面我們思考一下：市面上常見的智能溫度計(jì)，是智能硬件嗎？
以常見的藍(lán)牙智能溫度計(jì)為例，測量完體溫后，在APP里可以得到數(shù)據(jù)。APP還會對體溫進(jìn)行總結(jié)，比如繪制1周甚至1個月的溫度曲線。甚至可以通過某種算法，得出哪一天更適合懷孕。
這是典型的當(dāng)前的智能硬件的形態(tài)，即傳感器+APP。
而實(shí)際上，真正的智能硬件，并不需要把運(yùn)算拿到APP里。如果APP相當(dāng)大腦，那么智能硬件沒了腦，只能算是智能智障。因?yàn)橐坏]有APP，智能硬件不過就是個傳感器。
所以，這個思考在于，到底什么樣的硬件可以稱之為智能硬件。
我認(rèn)為，智能硬件一定要有本地運(yùn)算能力，即不需要靠APP，不需要靠云，就能進(jìn)行運(yùn)算。那些端/云架構(gòu)的智能硬件，都是偽智能硬件，都僅僅是個傳感器。
智能硬件 傳感器：智能硬件傳感器研發(fā)生產(chǎn)者
時報(bào)訊（記者 牛婧文）近日，由啟迪之星孵化的企業(yè)北京易康泰科汽車電子有限公司對外宣布已完成B輪融資。而就在今年1月，該公司剛剛在啟迪之星的幫助下得到了4000萬元的A輪融資。公司創(chuàng)始人于樹懷告訴記者，為了更好地服務(wù)于系統(tǒng)研發(fā)生產(chǎn)，確保產(chǎn)品供應(yīng)鏈的穩(wěn)定，公司已于2015年12月在濱海高新區(qū)海洋科技園創(chuàng)辦了天津清鋒宏大汽車電子有限公司，主營智能硬件、傳感器的研發(fā)生產(chǎn)，為未來的傳感器時代打下基礎(chǔ)。
據(jù)了解，天津清鋒宏大汽車電子有限公司是清華大學(xué)汽車工程系的合作企業(yè)。公司具有國內(nèi)最領(lǐng)先的汽車發(fā)動機(jī)電控技術(shù)和產(chǎn)品線，并掌握多項(xiàng)新能源汽車電控核心技術(shù)，具備成熟汽車網(wǎng)聯(lián)技術(shù)。
“汽車排放是由電控決定的，汽車的其他主要功能也靠電控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。然而，這個核心系統(tǒng)產(chǎn)品99%以上都依靠進(jìn)口。我們就是要直面外企競爭，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)產(chǎn)品替代。”于樹懷告訴記者，雖然北京易康泰科在新能源汽車與傳統(tǒng)汽車發(fā)動機(jī)電控領(lǐng)域均具有成熟的技術(shù)和量產(chǎn)產(chǎn)品，但是隨著公司業(yè)務(wù)量的增加，硬件產(chǎn)品采購量不斷擴(kuò)大。為了更安全可靠地保證投入市場產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品供應(yīng)鏈，更好地為汽車行業(yè)服務(wù)，特別選址在濱海新區(qū)創(chuàng)立了自己的智能硬件傳感器研發(fā)生產(chǎn)工廠，為公司日后的發(fā)展打好基礎(chǔ)。
據(jù)了解，目前天津清鋒宏大已先后完成汽車發(fā)動機(jī)進(jìn)氣壓力溫度傳感器的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、半自動生產(chǎn)線搭建，凸輪軸、曲軸位置傳感器設(shè)備制造，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣壓力溫度傳感器第三方試驗(yàn)等工作。現(xiàn)在，一種進(jìn)氣壓力溫度傳感器、一種進(jìn)氣壓力溫度傳感器測試系統(tǒng)已投入批產(chǎn)，而一種霍爾式凸輪軸位置傳感器也進(jìn)入到試生產(chǎn)階段，為2017年大批量生產(chǎn)做好充分準(zhǔn)備。
(責(zé)任編輯：單征宇)
