【儀表網 儀表市場】隨著工業化進程的推進，環境空氣污染加劇，人類對健康生活環境的追求越發強烈......而人類嗅覺的延伸——機器嗅覺，在此背景下，迎來爆發式發展機遇。
機器嗅覺起源：氣體傳感器誕生
機器嗅覺是一種模擬生物嗅覺工作原理的新穎仿生檢測技術，機器嗅覺系統通常由交叉敏感的化學傳感器陣列和適當的計算機模式識別算法組成，可用于檢測、分析和鑒別各種氣味。
而氣體傳感器是機器嗅覺的主角，因為氣味是物質的外部特征，氣體傳感器通過檢測氣味能準確地獲取物質的相關信息，將各種氣體體積分數轉化成對應電信號，得到相應數據。
氣體傳感器的發展可追溯到50多年前，20世紀60年代，氣體檢測器誕生。Wickens和Hatman利用氣體在電極上的氧化還原反應研制出了氣體檢測器，而后八十年代年英國Persaud等人提出了利用氣體檢測器模擬生物嗅覺，這是氣體傳感器的雛形。
直到70年代，氣體傳感器的理論才傳入我國。80年代我國開始研制氣體傳感器，整個技術主要繼承于德國。
之后隨著各種天然氣、煤制氣、液化氣的開發和使用，國內外開始深入研究可燃氣體的檢測方法和控制方法,并產生了多種用于氣體檢測與分析的傳感器、儀器儀表等，并大量應用于生產生活中的氣體檢測與成分分析中。
氣體傳感器作為人類嗅覺的延伸，是感知空氣及環境不可或缺的核心。如今，氣體傳感器被廣泛應用到工業、醫療、環保、化工等領域，近幾年更是迅速向民用領域普及，尤其是在環保與健康方面，迎來爆發式發展。
機器嗅覺發展：空氣污染催生多種氣體傳感器應用場景
過去氣體傳感器廣泛應用于工業領域，因為眾多工業氣體毒性較強，泄露將對人體健康產生危害，還有一些易燃氣體，存在爆炸風險。所以通過氣體傳感器可盡快檢測出氣體泄漏等問題，避免安全問題升級到緊急危險的情況發生。
現在隨著工業規模逐漸擴大，產品的種類不斷增多，氣體原料和生產過程中產生的氣體種類和數量不斷境加，氣體污染范圍快速擴大，我們日常生活的環境已經受到嚴重污染，甚至我們的生存都遭受到威脅。據2016年世界衛生組織對疾病揭露與負擔的評估，迄今為止，空氣污染是對健康大的環境風險，會對人體產生不良影響甚至可能引發疾病，每年約有九分之一的死亡均由此引起，只有十分之一的人生活在符合世界衛生組織空氣質量指南的城市中。
因此，通過機器嗅覺技術來先一步感知所處環境的空氣質量狀況，從而進行改善及治理，維護人體的健康是非常有必要的。例如，用相應的氣體傳感器檢測酸雨氣體/溫室效應氣體、甲醛等有毒氣體和PM 2.5等。
如今機器嗅覺市場正在發生巨大變化，主要由大量的消費類應用驅動發展，催生多種氣體傳感器應用場景。
隨著生活水平的提高和環保意識的加強，人們對各種有毒、有害氣體的探測，對大氣污染、工業廢氣的監控以及對食品和人居環境質量的檢測都提了更高的要求。例如應用于物聯網領域的各種智能家居和可穿戴設備，實現周圍環境空氣質量的監測或空氣質量的提高。
室內裝修有害氣體檢測
新裝修居室90%以上的有害氣體都嚴重超標，以甲醛為例，新居初裝完成時含量都在2.5ppm以上，有的高達十幾甚至幾十ppm(GBT18883-2002室內空氣質量標準規定甲醛含量高不超過0.1mk/m3，即0.074ppm)。
將氣體傳感器應用于家庭生活環境，針對甲醛、苯、甲苯等揮發性有機物添加獨立的氣體檢測產品，或將氣體傳感器與空調、空氣清新機、空氣凈化器等融為一體，達到內室污染檢測與治理相結合的目的，既可對久居家中的老、弱、婦、孺等低抵抗力人群起到大的保護作用，又可讓在外拼搏的親人安心。
PM 2.5粉塵檢測
中國目前城市的環境已經進入霧霾高發期，人們開始慢慢體會到“呼吸之痛”。加上室內吸煙、炒菜時的油煙以及不完全燃燒的煤氣等情況，均會增加空氣中PM2.5粉塵的濃度，容易導致多種疾病的發生，對于老人、兒童、嬰兒或者是原本就有呼吸、心血管系統疾病的人來說，傷害尤其嚴重。
PM2.5粉塵傳感器通過紅外光在灰塵顆粒物的散射作用統計空氣中的顆粒數量，可以靈敏檢測直徑1um以上的粒子，內置加熱器可實現自動吸入空氣，減少測量誤差，并且體積小，易于安裝使用。
還有空氣凈化器也是室內常用的含氣體傳感器的電器。集成到諸如安全網絡攝像頭或智能揚聲器之類的中央設備中的氣體傳感器甚至可以實時遠程監控房間中的家庭環境，遠程控制通風，并確保無論何時人們進入房間，室內空氣都是清潔的和新鮮的。
高檔智能汽車空氣安全監測
據調查，93.6%的新車室內空氣污染嚴重超標，而車內空氣污染源主要來自車體本身、裝飾用材等，其中甲醛、二甲苯、苯等有毒物質污染后果為嚴重，可能誘發癌變。
另一種屢見報端的車內危害氣體，是被稱為“沉默的殺手”的一氧化碳，其主要來源是汽車發動機和汽車尾氣，因停車時開啟空調而產生，若聚集于車內時，車內人員會因吸入這種無色無味的毒氣而在不覺中中毒身亡。
采用適合的氣體傳感器，不僅可監測車內甲醛、二甲苯、苯等揮發性有機物，也可以監測車內一氧化碳濃度，起到安全預警的作用，提醒車主采取有效的改善措施，防止悲劇的發生。
另外，在智慧大樓、智慧場館、智慧學校、智慧停車場、智慧公廁、智慧養殖場等應用場景里，根據不同應用場景的要求，配置所需的氣體傳感器，從而結合長期的監測數據，進行恰當的治理措施，改善室內的空氣及環境質量。
還有在無創呼氣檢測，溫室氣體監測網絡，天然氣生產工藝檢測等領域，氣體傳感器也大有可為。
機器嗅覺爆發：掘金氣體傳感器9.2億美元市場
目前，在國內市場中，國內環境監測市場需求越來越大。隨著生態治理措施的不斷加強，空氣監測將迎來更為廣闊的市場前景。同時，國家正從宏觀層面加強對空氣監測設備行業的引導，以充分發揮本土優勢，提升國產監測設備的競爭力，實現行業良性發展。
在市場中，隨著氣候變暖,天氣氣候事件的出現頻率發生變化,呈現出增多增強的趨勢，氣體傳感器的市場需求也隨之在不斷增長，預計到2021年，氣體傳感器市場規模將達到9.2億美元。
而隨著終端消費市場崛起，消費領域氣體傳感器需求保持高速增長。2015年，消費用氣體傳感器出貨量為130萬顆左右，2018年迅速提升至1億顆，預計到2020年其需求將增長至3.5億顆，氣體傳感器行業迎來新一輪發展機遇。
從技術角度來看，未來氣體傳感器前景可期。
一方面，智能技術的發展，推動著氣體傳感器走向智能化。氣體傳感器將在充分利用微機械與微電子技術、計算機技術、信號處理技術、傳感技術、故障診斷技術、智能技術等多學科綜合技術的基礎上得到發展。研制能夠同時監測多種氣體的全自動數字式的智能氣體傳感器將是未來的發展趨勢之一。
另一方面，新材料的研究，將實現氣體傳感器的創新。納米、石墨烯、薄膜技術等新材料研制技術已成功應用在氣體傳感器上，大大提高氣體傳感器的性能。比如，在石墨烯中加入硼原子，開發出的氣體傳感器，其靈敏度極高，能“嗅”出空氣中濃度極低的有害氣體，在人們還未察覺時發出警報。
結語：未來是機器的世界，但是現在大家的注意力都在語音識別、機器視覺、人臉識別、機器語言，卻忽略了另一個很重要的感知，嗅覺——機器對環境分子的感知能力。
其實無論是檢測我們每天呼吸的空氣品質，還是危化物品的巡檢、有毒氣體探測等，都需要機器具備對環境分子的感知能力，去檢測環境中有沒有危害的氣體分子。
重視及發展氣體傳感器，不僅是一場市場機遇，更是一場“保命”智舉。
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