智能测温芯片市场发展现状及投资前景分析报告.docx

中国智能测温芯片市场发展现状及投资前景分析报告第一部分 行业发展分析第一章 中国智能测温芯片行业发展环境分析 引言： 发电厂、变电站的高压开关柜、母线接头、室外刀闸开关等重要的设备，在长期运行过程中，开关的触点和母线连接等部位因老化或接触电阻过大而发热，而这些发热部位的温度无法监测，由此最终导致事故发生。近年来，在电厂和变电站已发生多起开关过热事故，造成火灾和大面积的停电事故，解决开关过热问题是杜绝此类事故发生的关键，实现温度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段电力设备实时温度监测，不是没有需求，而是之前的技术条件不成熟，直到近年无线（有源无线）技术的发展与成熟，电力设备中的测温需要才被包括国家电网、南方电网等再度提起，这两年来，已在多地进行了试验。 南方电网下属云南电网公司在2011年底出台了相关指导意见，其中提到：“为有效监控开关柜运行状态，在组织技术专家进行充分认真论证的基础上，公司决定加大开关柜无线测温装置试用力度，在重要变电站开关柜上逐步加装无线测温装置。为此，公司组织电力研究院对无线测温装置及安装布点方案进行了研究，并对部分已在云南电网中使用的无线测温装置进行了测评。根据电力研究院建议，公司组织编制了开关柜无线测温前置传感器安装布点指导意见（试行），请各单位遵照执行。” 如上所述，有源无线的测温方式通过引入无线通信技术，解决了之前红外测温和光纤测温方式所存着的一些问题，受到了电力系统的关注，但有源无线的测温方案需要电池或取电装置供电，体积较大、器件较多，在安装的便利性、设备的可靠性和可维护性等方面还是不尽如人意。 使用SAW温度传感器可以有效地解决目前在电网测温中所存在的问题，取代红外、光纤、有源无线等技术方案而成为其最终解决方案。SAW温度传感器技术在开关柜里的应用始于2009年，目前在国内外的电力系统中都有应用，其技术只掌握在少数几家欧美公司手里。 我国各类电力开关柜的年产值超过千亿元人民币，数量超过100万套/年，如果全部配套测温装置，每套按0.5万元计，测温装置的市场需求超过50亿元/年，此外，已在线使用的开关柜也需要加配测温系统，仅开关柜测温一项的总体市场规模估计超过100亿元人民币/年。其他如电力传输网络、变电站、变压器等环境和设备的测温需求，市场规模亦与开关柜测温市场相当。 开关柜内加装安全监控装置（实时温度监测是其中一项重要内容）正在酝酿成为行业标准，这将为SAW测温系统的市场应用打开一扇大门，前景可观。 我们的竞争对手主要是欧美公司，目前涉足这一领域的有： 1、 美国SenGenuity：最早将SAW传感器技术用于开关柜测温，目前国内应用的SAW测温系统基本上都是它的产品，它只做SAW传感器和读写器，在中国电力系统中的应用通过它在国内的代理公司配套测温监控系统进行销售。 2、 法国SenseOR：该公司的SAW传感器和读写器通常是以OEM的方式提供给集成商，在中国未见销售，该公司在SAW传感器设计技术方面领先于其他公司，产品工作更为稳定，2012年夏天，该公司被德国传感器巨头WiKA集团收购。 3、 美国IntelliSAW：其母公司为英国的Transense。在看到SAW传感器在电网应用中的巨大市场潜力后，Transense公司斥资数百万英镑，从SenGenuity挖来了一批核心人员，2011年在美国成立了IntelliSAW，专门针对开关柜的测温进行开发，目前已在南美、亚洲等多个国家的电网进行试用，其产品形态与性能与SenGenuity的相似。 作为本土的技术型企业，我们在与欧美公司的竞争中将采取以下几方面的策略： 1、 定制化服务：与电力开关柜生产厂家合作，为厂家量身打造测温系统。欧美竞争对手出于技术保密和运营成本的考虑，一般只提供通用型的SAW传感器和读写器。从技术和应用角度看，由于开关柜内部结构复杂多变，通用型的产品在传感器安装和信号稳定性上不见得很匹配；从市场开拓角度看，与开关柜厂家合作可以降低客户开发与维护费用；在安全监控装置成为产品标配后，与开关柜厂家合作、在开关柜出厂时即搭载温度监测系统将成为主流。 2、 降低成本：开关柜中数量最大的是低压柜，但低压柜的出厂价一般在2万元以内，目前市面上一套SAW测温系统的终端销售价格在1万元上下，这个价格对厂家和最终用户来讲都较难接受，只有降低成本才有可能在低压柜中大规模应用。 3、 技术创新：通过持续的技术创新，开拓开关柜测温之外的其他应用，比如大型变压器内部测温、变电站电缆接头测温等。这些新的应用领域目前还没有好的解决方案，我们在技术上的领先一步将会带来丰厚的回报。 第二部分 智能测温芯片产业产品分析 一 产品特点及描述传感器表面波技术应用了晶体材料的物理特性。晶体的物理特性的改变通过压电感应原理被自动转化成了电信号。传感器的工作原理是将射频信号发射到压电材料的表面，然后将受到温度影响了的反射波再转回电信号而获取温度数据。表面波技术的最大好处是利用了传感器的被动工作原理-即在非常规的运行环境下（高电压，高电流）实现无线温度数据采集。可用在智能电网电缆接头、开关柜触头等位置的温度实时监测中，有效地保障电网运行的安全。 该技术属于高电压设备安全在线监测方面一个颠覆性技术，可能替代传统的红外线测温。目前在电网中使用的类似产品均为进口产品，本项目完成后技术上可达到国际领先水平。 主要研究内容包括：声表面波温度传感器芯片；声表面波激励控制与回波解析；声表面传感器在复杂电磁环境中的应用；声表面波回波信号增强技术；提高声表面波传感器测量精度和灵敏度的设计技术；声表面波传感器多址技术；低损耗、高Q值SAW谐振器设计；批次工艺一致性、器件老化引起的谐振器频率漂移的补偿技术；回波信号高效解析与频率跟踪技术。 SAW芯片设计与传感器 采用SAW技术实现的无源、无线传感器，无需电池及外部供电、接触式感应，非接触式（无线）信息采集，产品具有体积小、可靠性高、一致性好等优点，便于批量生产，成本低。可实现温度、压力、震动、加速度、气体浓度、湿度等方面的传感器件。 标准的温度采集过程包括如下步骤：无线读入器通过它的天线发射射频脉冲。脉冲信号被传感器上的天线收到后, 通过叉指换能器 (IDT) 在压电感应器的表面激活一个表面波。传感器表面波的频率由于受到传感器本身温度的影响发生了变化。 正是由于频率受温度变化的机制, 使得温度数据测量得以实现。IDT再将表面波的频率振荡转化成射频信号。 此射频信号由读入器上的天线收到后进行处理。由于谐振器的高质量特性, 即使访问波具有50Hz的带宽, 也确保了反射回来的信号包含了精确的射频信息。反射回来的射频频率变化与温度的变化成比例关系二.传统测温方式面临的问题1. 常规测温方式常规的热电偶、热电阻、半导体温度传感器等测温方式，需要金属导线传输信号，绝缘性能不能保证。2. 与光纤测温的比较光纤温度传感器采用光导纤维传输温度信号，光导纤维具有优异的绝缘性能，能够隔离开关柜内的高压，因此光纤温度传感器能够直接安装到开关柜内的高压触点上，准确测量高压触点的运行温度，实现开关柜触点运行温度的在线监测。然而，光纤具有易折，易断、不耐高温等特性。积累灰尘后易导致光纤沿面放电从而使绝缘性降低，且受开关柜结构影响，在柜内布线难度较大。另外，光纤测温的成本也相对较高。3. 红外测温红外测温为非接触式测温，易受环境及周围的电磁场干扰，另外开关柜内的空间非常狭小，无法安装红外测温探头（因为探头必须与被测物体保持一定的安全距离，并需要正对被测物体的表面），要求被测量点能够在视野内并无遮掩，并且表面干净以确保准确性。4. 有源无线测温有源的无线温度传感器尺寸通常相对较大并且需经常更换电池，系统维护成本较高。同时，电池不适于在高温状态下工作，特别是高于150摄氏度的工作环境。三：无源无线测温的优势1. 无需电池SAW传感器采用被动感应方式，无需电池驱动，减少了电池更换带来的维护成本，同时不会对生态环境造成影响。2. 安全可靠无线的温度采样方式无需在被测点或相关支撑结构上连线，传感器与接收设备之间无电气联系，从而实现了高压隔离，保障设备安全运行。3. 安装方便灵活无源无线温度传感器体积小且与读入器之间数据无线传输，安装方便灵活，不受开关柜结构和