在今年春節(jié)前后于湖北武漢爆發(fā)的新型冠狀病毒(2019nCoV)疫情當(dāng)中,由于新型冠狀病毒可以通過咳嗽、呼吸形成的飛沫進(jìn)行傳播,所以公共區(qū)域的疫情監(jiān)控與防治成為遏制疫情的重要環(huán)節(jié)。
而感染新型冠狀病毒的患者癥狀表現(xiàn)主要呈現(xiàn)發(fā)熱、咳嗽、呼吸困難和乏力等癥狀,所以體溫篩檢成為公共區(qū)域疫情監(jiān)測的主要手段之一。但是,傳統(tǒng)的溫度計(jì)、額溫槍等測溫設(shè)備,不僅需要一對一檢查,檢測速度慢,而且還需要近距離接觸,因此存在較大的交叉感染風(fēng)險(xiǎn)。相比之下,紅外熱成像體溫檢測設(shè)備由于能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離(可達(dá)數(shù)米)、非接觸式、多目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行體溫檢測,是在公眾場所甄別發(fā)熱人群效率最高的一種方式。
正因?yàn)槿绱?,國?wù)院于1月30日就印發(fā)了關(guān)于組織做好紅外體溫篩檢儀及配套零部件生產(chǎn)企業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)工作的緊急通知,通知明確將紅外體測篩檢儀納入疫情防控重點(diǎn)物資。
雖然國內(nèi)紅外熱成像產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)大立科技、高德紅外、華中數(shù)控等緊急復(fù)工,并提供數(shù)千臺紅外熱像儀,攜手助力各地防疫工作,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了目前疫情的需求。
隨著各地延遲上班時(shí)限的臨近,返程復(fù)工大潮即將開啟,必將對于疫情的防控帶來更大的挑戰(zhàn)。預(yù)計(jì)各地政府及企業(yè)將進(jìn)一步加大防疫工作的建設(shè)力度,目前醫(yī)院、高鐵、飛機(jī)場、地鐵、大型商超、寫字樓、學(xué)校等場所對紅外熱成像體溫檢測設(shè)備需求急劇增長。
以上海虹橋交通樞紐為例,2月8日下午2:00,上海舉行新聞發(fā)布會(huì),介紹上海新型冠狀病毒感染肺炎防控工作情況。隨著返程高峰的到來,上海虹橋機(jī)場、虹橋火車站共設(shè)置了16個(gè)檢測點(diǎn),主要以紅外熱成像體溫檢測設(shè)備為主,截至2月7日,虹橋樞紐機(jī)測體溫122萬人次,發(fā)現(xiàn)體溫異常101人。顯然,要想在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對于如此大規(guī)模人次的體溫檢測,紅外熱成像體溫檢測設(shè)備是必不可少的利器。
目前,市場上的紅外熱成像體溫檢測儀一直處于缺貨的局面,各大熱成像體溫監(jiān)測儀廠商的相關(guān)產(chǎn)品均處于缺貨狀態(tài),一些廠商的相關(guān)熱門機(jī)型的訂單都已經(jīng)排到了兩個(gè)月以后。與此同時(shí),熱成像體溫檢測儀所需的一些關(guān)鍵元器件也出現(xiàn)了嚴(yán)重的缺貨情況。
下面就從市場需求、紅外熱成像技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈等方面,對于紅外熱成像體溫檢測行業(yè)進(jìn)行剖析。
一、非接觸式紅外熱成像體溫篩檢市場需求巨大
2020年2月2日,工信部新聞發(fā)布會(huì)上曾提到,目前為止收到各地各方面對紅外體溫檢測儀的需求約為2萬臺,手持式約30余萬臺。工信部預(yù)計(jì),整個(gè)全自動(dòng)紅外熱成像體溫檢測儀需求約為6萬臺,手持式約55萬臺。
隨著各地復(fù)工返程人流高峰的到來,為了進(jìn)一步加強(qiáng)對于疫情的防控,預(yù)計(jì)各地政府及企業(yè)也將加大防疫工作的建設(shè)力度,紅外熱成像體溫檢測儀將成為疫情的關(guān)鍵防控設(shè)備,特別是在地鐵、汽車站、火車站、機(jī)場、醫(yī)院、學(xué)校、大型寫字樓、工廠等應(yīng)該重點(diǎn)監(jiān)控的人流密集區(qū)域,紅外熱成像測溫設(shè)備需求將大幅提升。
根據(jù)交通運(yùn)輸部公開的數(shù)據(jù)顯示,2019 年 10 月 24 日,國內(nèi)共有 39 個(gè)城市開通運(yùn)營城市軌道交通,運(yùn)營里程超過 5800 公里。我們假設(shè)平均 1.1 公里設(shè)有一個(gè)地鐵站,全國地鐵站數(shù)量為約 5200-5300 站。如果每個(gè)站點(diǎn)都至少部署兩臺紅外熱成像體溫檢測設(shè)備(進(jìn)站口和出站口),則需求量將超1萬套。
汽車站方面,我們按照333個(gè)地級市,2862個(gè)縣進(jìn)行大致測算,假設(shè)每個(gè)地級市平均擁有1.5個(gè)車站,每個(gè)縣擁有1.2個(gè)車站,則對應(yīng)全國汽車站數(shù)量為 3934個(gè),如果每個(gè)車站配備兩臺紅外熱成像體溫檢測設(shè)備,則需要近8000套。
火車站方面,資料顯示,國內(nèi)客運(yùn)站數(shù)量約有2000個(gè)。根據(jù)最新的報(bào)道顯示,深圳市政府和鐵路部門的相關(guān)工作部署,深圳站、深圳東站、深圳北站、福田站、光明城站、深圳西站等6個(gè)車站都將在車站出站口(上述車站共計(jì)出入口13個(gè))加裝體溫監(jiān)測設(shè)備,共計(jì)32套。也就是說平均單站需要至少5套紅外體溫檢測設(shè)備??紤]到很多小的站點(diǎn)人流較少,我們假設(shè)單站至少配置3套紅外體溫檢測設(shè)備,則需要6000套。
機(jī)場方面,資料顯示,截至2019年底,國內(nèi)機(jī)場已達(dá)到248個(gè)(如果按航站樓來算,數(shù)量更多)。由于大型機(jī)場的入口及安檢口較多,所以需求量較大。根據(jù)四川在線的報(bào)道顯示,成都雙流國際機(jī)場T2航站樓,目前在客流量相對較大的8個(gè)進(jìn)出口安裝了10臺紅外熱成像體溫檢測儀,以便在確保安全同時(shí)盡可能提高通過效率。如果我們按照平均一個(gè)機(jī)場需要10臺紅外熱成像體溫檢測設(shè)備來估算,那么這塊的需求就將達(dá)到2480套。
▲成都雙流國際機(jī)場T2航站樓部署的紅外熱成像體溫檢測設(shè)備(圖片來源:四川在線)
在學(xué)校方面,根據(jù)教育部發(fā)布的《2018年全國教育事業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》顯示,截至2018年,全國共有各級各類學(xué)校51.88萬所。如果按照每個(gè)學(xué)校至少配置1套紅外體溫檢測設(shè)備來估算,則需要51.88萬套。
在醫(yī)院方面,數(shù)據(jù)顯示,全國大中型醫(yī)院超過3.3萬家,如果每家醫(yī)院至少配備2套紅外熱成像體溫檢測設(shè)備,那么就需要6.6萬套。
綜上,在新型冠狀病毒疫情之下,如果飛機(jī)、火車、地鐵、汽車站等交通樞紐,以及醫(yī)院、學(xué)校等人群聚集地都配備紅外體溫檢測設(shè)備,那么僅這些市場的需求就將超過約61.13萬套。
此外,數(shù)據(jù)顯示,目前國內(nèi)寫字樓物業(yè)在管面積超15.5億平米,同時(shí)國內(nèi)還有數(shù)量龐大的工廠、企事業(yè)單位,這也意味著紅外體溫檢測設(shè)備的潛在市場需求巨大。
二、紅外體溫監(jiān)測產(chǎn)品類型多,單價(jià)高
在產(chǎn)品類型方面,目前在公共區(qū)域部署的紅外測溫設(shè)備主要有四大類:固定式檢測系統(tǒng)、移動(dòng)式檢測系統(tǒng)、手持式檢測設(shè)備和測溫安檢門。
▲固定式紅外熱成像體溫檢測系統(tǒng),通常部署在交通站點(diǎn)的出入站口,檢測精度高(可以做到 0.2℃以內(nèi)),視場角廣、檢測距離遠(yuǎn),最遠(yuǎn)可支持10米左右,同時(shí)可以對10個(gè)左右的目標(biāo)進(jìn)行檢測。而為了保證檢測精度,通常固定式紅外熱成像體溫檢測系統(tǒng)會(huì)配備一個(gè)與正常人體熱輻射能量一致的恒溫“黑體”(上圖紅色方框內(nèi))來作為參照標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。目前固定式的紅外熱成像體溫監(jiān)測設(shè)備價(jià)格較高,通常需要十多萬元不等。(圖片來源:芯智訊攝于深圳北站)
▲移動(dòng)式紅外體溫檢測系統(tǒng),可以進(jìn)行移動(dòng)式靈活部署,檢測精度(在配備有黑體校準(zhǔn)的情況下)、視場角和檢測距離與固定式相當(dāng)。通常價(jià)格也要十多萬。(圖片:高德紅外部署于火神山醫(yī)院的全自動(dòng)紅外熱成像測溫告警系統(tǒng))
▲手持式紅外熱成像測溫設(shè)備,可以進(jìn)行一對一或一對多的檢測,不過檢測精度(部分誤差大于 0.5℃)、視場角、檢測距離(有些只有0.5m)大多低于固定式和移動(dòng)式紅外測溫設(shè)備。價(jià)格方面,低的有四五千塊的,精度較低,可能只有 2℃,精度高的則要數(shù)萬元。
▲另外,在預(yù)算有限的情況下,手持式紅外熱成像測溫儀也可以用三腳架固定住,充當(dāng)固定式紅外測溫設(shè)備。
▲紅外熱成像測溫安檢門,這種類似于固定式紅外熱成像體溫檢測系統(tǒng),不過檢測精度、檢測距離都要低一些。以上面視頻中的海康威視的這款紅外熱成像測溫安檢門為例,其測試距離為0.3-3米,精度為 0.5℃。此類產(chǎn)品價(jià)格大概在2萬左右。
需要指出的是,由于目前市場需求較大,且受春節(jié)放假及部分區(qū)域推遲上班政策影響,這也導(dǎo)致了一些原料及器件的供應(yīng)受阻,設(shè)備廠商的產(chǎn)能提升有限,這也導(dǎo)致了“一機(jī)難求”的局面。再加上一些中間商囤貨、炒貨,也進(jìn)一步加重了缺貨及漲價(jià)的局面。
三、紅外體溫檢測原理及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1、紅外熱成像原理
紅外線是眾多不可見光線的一種,又稱紅外光、紅外熱輻射,其波長介于微波與可見光之間(波長在0.76-1000 微米間)。理論上,所有溫度高于絕對零度(-273℃)的物體都會(huì)向外輻射紅外線,而紅外線能量的大小與物體表面的溫度和材料特性直接相關(guān),溫度越高,紅外線能量就越大。
▲紅外光的波長處在微波和可見光之間(來源:睿創(chuàng)微納招股說明書)
目前主流紅外成像系統(tǒng),一般選擇不易被大氣吸收的 3~5 m、8~14 m 的熱紅外線作為主要工作波段,工作在 3~5 m 波段的稱為中波紅外探測器,工作在 8~14 m 波段的稱為長波紅外探測器。而不同探測目標(biāo)有不同的輻射特點(diǎn),需要根據(jù)目標(biāo)輻射溫度、背景輻射環(huán)境、探測距離等因素來綜合考慮選擇的探測器。
具體來說,紅外成像系統(tǒng)將探測到的熱紅外線轉(zhuǎn)換為可見圖像分為三個(gè)環(huán)節(jié)。第一步是利用對紅外輻射敏感的紅外探測器把紅外輻射轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷蹼娦盘?;第二步是利用后續(xù)電路將微弱的電信號進(jìn)行放大和處理,從而采集到目標(biāo)物體溫度分布情況;第三步是通過圖像處理軟件對上述電信號轉(zhuǎn)換為電子視頻信號,通過顯示系統(tǒng)得到可見圖像。
2、紅外熱成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu):紅外探測器是核心
紅外熱成像系統(tǒng)主要由包括紅外光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)芯、智能處理電路、電池、外殼、顯示屏等組成的完整系統(tǒng)。
▲紅外熱成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(來源:FLIR 公司官網(wǎng),睿創(chuàng)微納招股書,方正證券研究所整理)
其中,機(jī)芯主要由紅外探測器及帶有算法的數(shù)字圖像處理電路構(gòu)成。機(jī)芯的工作原理是將探測器輸出的微弱電信號進(jìn)行處理以及數(shù)字化采樣,通過算法對數(shù)字化后的信號進(jìn)行圖像和溫度定量的處理,最終將目標(biāo)物體溫度分布圖轉(zhuǎn)化為視頻圖像。
而紅外探測器是紅外成像系統(tǒng)的核心組件,主體為紅外焦平面陣列,利用焦平面陣列將紅外輻射信號轉(zhuǎn)化為電信號,其性能決定了最終成像的清晰度和靈敏度,結(jié)構(gòu)上主要由 CMOS 讀出電路及 MEMS 傳感器兩部分組成。上層的 MEMS 傳感器用于吸收紅外輻射能量,能量產(chǎn)生的溫度變化引起材料電阻變化,CMOS 讀出電路將微小的電阻變化以電信號的方式輸出。
▲紅外探測器架構(gòu)示意圖(睿創(chuàng)微納招股說明書、中信證券研究)
根據(jù)焦平面陣列工作單元光電轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)用物理原理的不同,紅外探測器可分為光子探測器和熱探測器。兩類探測器應(yīng)用不同的敏感材料,對應(yīng)不同工作溫度。
3、制冷型與非制冷型探測器
光子探測器的各類敏感材料中,碲鎘汞應(yīng)用最廣泛,量子阱(QWIP)、量子點(diǎn)、超晶格材料近年來也都在快速發(fā)展。上述敏感材料一般工作于低溫環(huán)境,如適用于中波段的碲鎘汞材料有效工作溫度為 200K(-73℃),當(dāng)探測器制冷到 77K 時(shí),該材料的響應(yīng)波段才能延伸到 3~5 m,只有接近絕對零度光譜效應(yīng)才能超過 8 m,因此光子型探測器需要配置制冷器,也稱制冷型探測器。而制冷器的應(yīng)用也決定了制冷型探測器的體積大、功耗大、壽命短。
在熱探測器的敏感材料中,氧化釩和非晶硅應(yīng)用最廣泛。參考 Antoni Rogalski 2011 年發(fā)表的《Recent progress in HgCdTe infrared detector technology》,全球范圍內(nèi)應(yīng)用氧化釩材料的非制冷探測器市場份額達(dá) 70%,而多晶硅為17%。因?yàn)樵擃惒牧隙脊ぷ髟诔丨h(huán)境,不需要制冷器,所以熱探測器也稱非制冷探測器。
▲非制冷紅外焦平面探測器分類
綜合來看,制冷型由于敏感材料成本高、使用波段窄、制冷系統(tǒng)成本高等原因,使用成本大幅高于非制冷。且制冷型的主要敏感材料如碲鎘汞和新型量子材料在制備過程中難以生長、成品率低,導(dǎo)致價(jià)格高于非制冷型的常用敏感材料。制冷型不同材料穩(wěn)定可測的光電效應(yīng)只集中在部分波段內(nèi),導(dǎo)致普通制冷型適用波段較窄,不同波段的探測任務(wù)需要使用多個(gè)制冷型探測器,或是價(jià)格更為昂貴的多波段制冷型探測器。非制冷型的響應(yīng)是溫升變化,與頻率無關(guān),因此單一熱探測器能夠基本覆蓋完整紅外波段,完成各波段探測任務(wù)。
目前,制冷型探測器雖然性能優(yōu)異,但是需要在液氮低溫下工作,體積大且成本高,整機(jī)售價(jià)高達(dá)數(shù)十萬元,主要用于航天、船艦等領(lǐng)域。而非制冷型探測器不需要添加制冷裝置,因此結(jié)構(gòu)簡單、體積較小,價(jià)格相對低廉,在軍用領(lǐng)域,不僅能夠取代部分制冷型應(yīng)用,還能應(yīng)用于諸多制冷型紅外探測器受限的場合,比如單兵裝備等,在民用領(lǐng)域也在快速普及。
除了醫(yī)學(xué)測溫之外,紅外熱成像測溫還可用于預(yù)防性檢測,例如對電力輸電線路、發(fā)電設(shè)備、機(jī)械設(shè)備等通過紅外熱像儀檢測異常發(fā)熱區(qū)域,可以預(yù)防重大停機(jī)以及事故的發(fā)生。在建筑方面,用于檢測房屋的隔熱效果、墻壁外立面、空鼓、滲水和霉變等。其它的領(lǐng)域還包括產(chǎn)品研發(fā)、電子制造和制程控制等。
不過,非制冷型紅外探測器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及研發(fā)涉及到材料、集成電路設(shè)計(jì)、制冷和封裝等多個(gè)學(xué)科,技術(shù)難度大,目前全球僅有美國、法國、以色列、中國等少數(shù)國家能夠掌握非制冷紅外探測器核心技術(shù)。
四、核心器件國外廠商壟斷,國產(chǎn)化加速
由于非制冷紅外焦平面陣列探測器是從20世紀(jì)80年代開始,在美國軍方支持下發(fā)展起來的,在1992年全部研發(fā)完成后才對外公布。初期技術(shù)路線包括德州儀器研制的BST熱釋電探測器和霍尼韋爾研制的氧化釩(VOx)微測輻射熱計(jì)探測器。后來由于熱釋電技術(shù)本身的一些局限性,微測輻射熱計(jì)探測器逐漸勝出。2009年,L-3公司最終宣布停止繼續(xù)生產(chǎn)熱釋電探測器。之后,法國的CEA/LETI以及德州儀器公司又分別研制了非晶硅(a-Si)微測輻射熱計(jì)探測器?;裟犴f爾后來把技術(shù)授權(quán)給數(shù)家公司生產(chǎn)制造,CEA/LETI的技術(shù)在新成立的ULIS公司生產(chǎn)。而后的20多年內(nèi),美國的非制冷探測器發(fā)生過多次的公司并購重組,F(xiàn)lir成為了最大的非制冷探測器供應(yīng)商。
特別需要指出的是,紅外探測器不僅能夠精確測量人體/物體溫度,而且支持在無光環(huán)境進(jìn)行偵測,具有夜視、測溫等應(yīng)用。因?yàn)榧t外熱像儀捕捉紅外線的能力較強(qiáng),可以被動(dòng)接收物體的微弱遠(yuǎn)紅外輻射,抗干擾能力較強(qiáng),更為隱蔽,并能在有煙霧和強(qiáng)光干擾的情況下探測到物體,因此最早在軍事作戰(zhàn)和警用領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。近年來才開始逐步進(jìn)入安防及海外狩獵等民用市場。而在此次國內(nèi)爆發(fā)的新型冠狀病毒疫情的影響下,人體體溫篩查成也為了紅外熱成像儀的一個(gè)重要應(yīng)用。
不過,由于紅外探測技術(shù)具有高度的軍事敏感性,現(xiàn)代化軍隊(duì)對紅外設(shè)備的依賴也在不斷加強(qiáng),核心技術(shù)由國外少數(shù)國家掌控并高度管制,各國對高端軍用紅外產(chǎn)品及相關(guān)技術(shù)實(shí)施禁運(yùn)以維持壟斷地位。這也在一定程度上限制了國內(nèi)高端紅外探測技術(shù)的發(fā)展。
根據(jù)《瓦森納協(xié)定》中對于紅外探測器的規(guī)定,滿足“一定條件”的紅外熱像儀將屬于“武器級別”,該級別的紅外熱像儀需要獲得相關(guān)證書才可出口。這些“一定條件”包括對圖像采集頻率、像素、價(jià)格的要求。在該協(xié)定下,長期以來我國高端紅外技術(shù)受到國外封鎖,對于高端探測器的內(nèi)在需求缺口大。例如,大立科技在 2008 年招股說明書稱“法國 SOFRADIR、ULIS(為母子公司)的供貨,目前還沒有相關(guān)替代措施。其高端產(chǎn)品對我國仍然禁售,中低端產(chǎn)品價(jià)格昂貴,并實(shí)行最終用戶許可制度”。
在此背景之下,美國的Flir、FLUKE以及2019年由Sofradir和ULIS合并而成的Lynred成為了全球非制冷紅外探測器的主要供應(yīng)商。
而對于國產(chǎn)紅外設(shè)備廠商來說,在高端紅外探測器進(jìn)口受限的情況下,自研也就成了一條必須要走的路。
目前,國內(nèi)高德紅外已建成了 8 英寸 0.25um 批產(chǎn)型MEMS 生產(chǎn)線,是國內(nèi)唯一一條自主可控且具備批產(chǎn)能力的非制冷紅外焦平面探測器生產(chǎn)線。而睿創(chuàng)微納也掌握MEMS芯片的核心技術(shù),主要系自產(chǎn)自用,同時(shí)也有向??低暤裙?yīng);大立科技在核心器件領(lǐng)域獲“核高基”重大專項(xiàng)資金支持,在非制冷紅外焦平面探測器領(lǐng)域也獲得了突破。此外,還有北方廣微、中電11所等。據(jù)了解,??低曇灿凶匝蟹侵评浼t外探測器,主要依托于2016年成立的子公司??滴⒂?,目前已可提供高性能、低功耗的視覺傳感器及MEMS機(jī)芯組件。
綜合看,國內(nèi)廠商非制冷紅外探測器性能指標(biāo)與國外差距不大。非制冷紅外探測器的主要應(yīng)用于民品和軍用單兵裝備市場,性能指標(biāo)發(fā)展到一定程度后即可較大程度滿足各方面客戶的需求,繼而性價(jià)比成為擴(kuò)展市場的關(guān)鍵。
國內(nèi)相關(guān)廠商經(jīng)過長期的研發(fā)投入與技術(shù)積累,目前與國外相關(guān)民用產(chǎn)品的技術(shù)性能差距不大,部分產(chǎn)品的部分性能指標(biāo)已接近于國外同類產(chǎn)品。例如,睿創(chuàng)微納已成功量產(chǎn)陣列規(guī)模達(dá)1280×1024、像元尺寸達(dá) 12 m 的氧化釩非制冷探測器,在這兩個(gè)主要參數(shù)上已經(jīng)超越 BAE、ULIS,并且已成為全球繼 DRS 后第二家成功研制 10 m 非制冷探測器的企業(yè)。但 12 m 在睿創(chuàng)微納產(chǎn)品系列中滲透率不高,多數(shù)產(chǎn)品仍使用 17 m 等大尺寸探測器。同時(shí)在封裝技術(shù)上,國內(nèi)企業(yè)如睿創(chuàng)微納、高德紅外仍以陶瓷封裝、金屬封裝為主(而國外晶圓級封裝已較為普及),良品率也尚待提高,預(yù)計(jì)未來國內(nèi)廠商將集中在降低成本以提升產(chǎn)品性價(jià)比上發(fā)力,并有望獲得更多的市場份額。
從整機(jī)領(lǐng)域來看,由于紅外成像行業(yè)的準(zhǔn)入門檻較高并存在技術(shù)封鎖,目前國際上僅美國、法國、韓國、以色列和中國等少數(shù)國家掌握非制冷紅外芯片設(shè)計(jì)技術(shù),而具備大規(guī)模生產(chǎn)能力的廠商也較少,目前主要包括美國的 DRS、L3、BAE、FLIR、Seek,以色列的 SCD,法國的 ULIS。
其中,歐美廠商較早地進(jìn)入了非制冷紅外熱成像產(chǎn)品市場,已經(jīng)建立份額優(yōu)勢。根據(jù) Yole Development Group 的統(tǒng)計(jì),2017 年非制冷紅外熱成像儀全球總銷量130萬臺,北美廠商中僅FLIR一家公司份額就達(dá)到66%。
而國內(nèi)供應(yīng)商主要有大立科技、高德紅外、華中數(shù)控、睿創(chuàng)微納、??低?、大華、中電11所、北方廣微、廣州颯特等。但是,相對于國外廠商來說不論是在營收規(guī)模還是在市場份額上都較小。
從整個(gè)紅外產(chǎn)業(yè)鏈來看,目前國產(chǎn)廠商在各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中的占比也仍然很小。
五、部分相關(guān)企業(yè)
1、FLIR
美國 FLIR 是迄今全球最大的專門從事紅外系統(tǒng)解決方案的公司之一。美國 FLIR 公司成立于1978 年,逐步從民用紅外市場拓展至警用執(zhí)法機(jī)構(gòu)、軍用市場。通過貫徹“商研軍用”(CDMQ)戰(zhàn)略,堅(jiān)持以降低成本、系統(tǒng)化、拓寬下游應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槿蟛①彿较颍⒃诮鼉赡瓴①徟c大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等相關(guān)企業(yè),F(xiàn)LIR 成功實(shí)現(xiàn)向多領(lǐng)域提供以紅外為主探測解決方案企業(yè)的轉(zhuǎn)型。
近年來FLIR 全球市場份額提升顯著,全球民用紅外市場份額由 2002 年的 27%(Maxtech 數(shù)據(jù))提升至 2016 年的 66%(Yole Développement 數(shù)據(jù)),全球軍用紅外市場 2014 年位居第七。
2018 年,F(xiàn)LIR實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入 17.76 億美元,近十年毛利率、凈利率平均值為 50.96%、 14.04%,較為穩(wěn)定。
2、高德紅外
高德紅外創(chuàng)立于1999年,是規(guī)?;瘡氖录t外核心器件、紅外熱像儀、大型光電系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的高新技術(shù)上市公司,擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的紅外核心芯片。高德紅外工業(yè)園位于“中國光谷”,占地200余畝,總資產(chǎn)50億元,高科技人才3000余名,已建成覆蓋底層紅外核心器件至頂層完整光電系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈研制基地。
據(jù)高德紅外負(fù)責(zé)人介紹,在本次新型冠狀病毒疫情中,除面向大型人群的全自動(dòng)紅外熱成像測溫告警系統(tǒng)外,高德紅外的手持測溫儀也在加大供貨,具備使用便攜、測溫精準(zhǔn)、移動(dòng)互聯(lián)等特點(diǎn),可快速高效進(jìn)行高溫體征篩查。目前公司產(chǎn)品處于供不應(yīng)求的狀況。
據(jù)了解,面對疫情,高德紅外關(guān)鍵崗位員工春節(jié)假期無休,生產(chǎn)員工24小時(shí)輪崗制加班加點(diǎn)生產(chǎn)紅外人體測溫儀。目前高德紅外主要提供的紅外體溫篩查儀三個(gè)型號產(chǎn)品有XT236及MS系列,采用384×288分辨率的非制冷焦平面探測器,可提供清晰的紅外熱像圖,以及1280x960分辨率的可見光圖像;采用先進(jìn)的智能圖像算法處理技術(shù),大大提升了監(jiān)控效果。
同時(shí),公司也在不斷開發(fā)和升級其他產(chǎn)品,為了還將推出3-4種型號來應(yīng)對疫情防控。同時(shí)會(huì)保持24小時(shí)輪班生產(chǎn)制度,充分釋放產(chǎn)能。公司已新增了15000套全自動(dòng)紅外熱成像測溫告警系統(tǒng)的生產(chǎn)計(jì)劃,即將以每月1000套的速度生產(chǎn),盡快提供更多的產(chǎn)品來助力一線人員的疫情防控工作。
對于人體測溫儀的核心原材料及產(chǎn)能問題,在近日的電話會(huì)議上,高德紅外表示,公司原材料充足,備產(chǎn)1.5萬臺,預(yù)計(jì)2月10日之后達(dá)到每天1000臺的產(chǎn)能。高德紅外強(qiáng)調(diào),公司是國內(nèi)唯一成功搭建三條8英寸探測器芯片(制冷、非制冷)批產(chǎn)線的企業(yè),由于公司有自產(chǎn)芯片,探測器有現(xiàn)成存貨,且公司新投產(chǎn)的備料已經(jīng)基本齊備。
對于其他原材料的供貨,雖然武漢和湖北受到交通管制,但工信部已把高德公司列入重點(diǎn)保障名單,現(xiàn)對公司的物料和物流方面開綠燈,同時(shí)還上報(bào)了未復(fù)工原材料企業(yè)的清單,一一通知各個(gè)廠家復(fù)工,原材料采購不存在問題。另外,測溫產(chǎn)品生產(chǎn)過程中最耽誤工時(shí)的是校溫,而目前行業(yè)只有高德紅外擁有有全自動(dòng)校溫線,因此生產(chǎn)效能是沒問題的。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截至目前,由高德紅外生產(chǎn)的紅外人體測溫儀,已有二千余臺安裝到了包括武漢天河機(jī)場、武漢高鐵站、武漢協(xié)和醫(yī)院、成都雙流國際機(jī)場、成都東站、北京大興國際機(jī)場、廣東白云機(jī)場等在內(nèi)的全國各地的醫(yī)院、車站、機(jī)場等人流密集的公共場所。在武漢火神山雷神山醫(yī)院和供醫(yī)生住宿的酒店里,也都安裝上了高德全自動(dòng)紅外熱成像測溫告警系統(tǒng)。
3、大立科技
浙江大立科技股份有限公司(以下簡稱大立科技)前身為1984年成立的浙江省測試技術(shù)研究所,2001年完成改制, 2008年2月在深圳證券交易所掛牌上市。
大立科技的主要產(chǎn)品包括非制冷紅外焦平面探測器芯片、紅外熱像儀和巡檢機(jī)器人三大類,產(chǎn)品應(yīng)用涵蓋民 用與軍工。公司擁有熱成像產(chǎn)品核心器件、機(jī)芯組件及整機(jī)系統(tǒng)的全產(chǎn)線生產(chǎn)能力,是國內(nèi)規(guī)模最大、綜合實(shí)力最強(qiáng)的民用紅外熱像儀生產(chǎn)廠商之一。從營收占比來看,大立科技營收的93%都是來自于紅外產(chǎn)品。同時(shí),公司是軍用紅外非制冷探測器定點(diǎn)承研承制單位,具有武器裝備科研生產(chǎn)的完備資質(zhì),是國家二級保密資格單位。
在本次新型病毒疫情發(fā)生之后,大立科技迅速做出響應(yīng),并率先在武漢大學(xué)中南醫(yī)院里投入DM60-W人體測溫智能篩查系統(tǒng)。
▲大立科技DM60-W人體測溫智能篩查系統(tǒng)(來源:公司官網(wǎng))
據(jù)介紹,大立科技的測溫智能篩查系統(tǒng)援助過非洲埃博拉,是應(yīng)對SARS、賽卡、鼠疫等傳染疫情的明星產(chǎn)品,具有非接觸式快速篩查體溫,遠(yuǎn)距離、大面積人群檢測。公司產(chǎn)品具備計(jì)量證書,且在衛(wèi)生檢疫行業(yè)應(yīng)用廣泛,紅外與高清可見光同步監(jiān)控,溫度顯示,并能多點(diǎn)溫度同時(shí)報(bào)警,實(shí)行多機(jī)同時(shí)管控。
目前,為了保障生產(chǎn),大立科技已成立應(yīng)急工作小組,生產(chǎn)部門加班加點(diǎn),全負(fù)荷滿足疫情防控需求,保障防疫工作的順利開展。在大立科技2月2日的電話會(huì)議中表示,相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,即使春節(jié)假期加急趕工,其測溫智能篩查系統(tǒng)的產(chǎn)能也只有100臺/天。而限制主要來自于上游相關(guān)器件及材料的供應(yīng)商的供應(yīng)不足。
2月4日下午,大立科技董秘范奇就產(chǎn)能問題表示:“公司目前紅外熱成像測溫儀日產(chǎn)能穩(wěn)定在100臺左右,月均大概3000臺,計(jì)劃在供應(yīng)鏈穩(wěn)定后,提高到5000臺。產(chǎn)品有兩種,單品價(jià)格主要取決于探測器分辨率,不同場景配備的不同鏡頭等?!?/p>
大立科技方面還表示,當(dāng)?shù)厥〗?jīng)信廳還向公司派駐了駐廠干部,幫助公司協(xié)調(diào)相關(guān)部門和供應(yīng)商,確保供應(yīng)鏈的持續(xù)穩(wěn)定。為了可根據(jù)疫情防控需要進(jìn)一步提高產(chǎn)能。
據(jù)了解,2019年12月至今,大立科技已有200余套設(shè)備部署在武漢、上海、內(nèi)蒙古、深圳以及非洲等地機(jī)場樞紐、口岸、醫(yī)院等區(qū)域。針對此次疫情,公司作出快速響應(yīng),已快速支援武漢中南醫(yī)院、無錫碩放機(jī)場、湖州火車站、溫州機(jī)場、深圳證券交易所、杭州蕭山機(jī)場等地。
4、睿創(chuàng)微納
睿創(chuàng)微納成立于2009年12月,注冊資本1.8億元,是一家領(lǐng)先的、專業(yè)從事非制冷紅外成像與MEMS傳感技術(shù)開發(fā)的高新技術(shù)企業(yè),致力于專用集成電路、紅外成像傳感器及MEMS傳感器設(shè)計(jì)與制造技術(shù)開發(fā),為客戶提供性能卓越的紅外熱成像、非接觸測溫與MEMS傳感技術(shù)解決方案。
公司核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)擁有多年數(shù)?;旌霞呻娐吩O(shè)計(jì)、傳感器設(shè)計(jì)與制造、MEMS器件封測技術(shù)、圖像處理算法研究與開發(fā)經(jīng)驗(yàn),具有完整的從集成電路到MEMS器件、模組技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)能力。值得一提的是,睿創(chuàng)微納成立的近十年間獲117項(xiàng)專利信息以及13項(xiàng)軟件著作權(quán)。
目前,睿創(chuàng)微納的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工業(yè)測溫、汽車夜間輔助駕駛、安防監(jiān)控、森林防火、建筑節(jié)能評估、消費(fèi)電子以及物聯(lián)網(wǎng)等諸多領(lǐng)域。
整體來看,受益于民用領(lǐng)域紅外熱成像儀的需求擴(kuò)張,公司民品業(yè)務(wù)收入大幅提升, 2016~18 年?duì)I收 CAGR 為 153%,2018 年民品營收達(dá) 2.69 億元,其中探測器、機(jī)芯和整機(jī)分別貢獻(xiàn) 0.93/0.60/1.13 億元。展望未來,隨著滲透率提升+下游應(yīng)用空間進(jìn)一步打開,公司民品業(yè)務(wù)同樣有望持續(xù)快速增長。
在本次新型冠狀病毒疫情當(dāng)中,根據(jù)公司公告,2020年前公司用于人體體溫篩查的產(chǎn)品銷售占比較低,相關(guān)產(chǎn)品 2018/19 年?duì)I收分別為 7.7/196.3 萬元。公司的主要產(chǎn)品為紅外探測器、機(jī)芯組件及紅外熱像儀。疫情爆發(fā)后,公司加緊生產(chǎn)測溫模組及人體體溫快速精準(zhǔn)篩查紅外熱像儀,目前已應(yīng)用于武漢協(xié)和醫(yī)院、廣州白云機(jī)場、成都火車站、北京地鐵站等防疫篩查一線工作中。
▲睿創(chuàng)微納的紅外體溫檢測設(shè)備被應(yīng)用于武漢協(xié)和醫(yī)院(圖片來源:艾睿光電;注:艾睿光電是睿創(chuàng)微納全資子公司)
目前睿創(chuàng)微納已接到大量訂單,且政府已出臺相關(guān)政策解決紅外測溫儀配套零部件的復(fù)工及運(yùn)輸問題,預(yù)計(jì)公司測溫設(shè)備出貨量將迅速增長(預(yù)計(jì)可達(dá)到數(shù)百~上千套/月)。
另外,根據(jù)此前睿創(chuàng)微納招股說明書顯示,睿創(chuàng)微納計(jì)劃至少投入 1.2 億元用于紅外熱成像終端應(yīng)用產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目,旨在拓展終端產(chǎn)品應(yīng)用廣度。項(xiàng)目建成后,公司將擁有汽車輔助駕駛、安防監(jiān)控、個(gè)人視覺、測溫四大板塊,該項(xiàng)目將為公司新增 7000 只/年的整機(jī)產(chǎn)能,并將強(qiáng)化公司在民用產(chǎn)品領(lǐng)域的布局。
在核心的非制冷紅外焦平面芯片技術(shù)方面,睿創(chuàng)微納也在積極擴(kuò)充產(chǎn)能。根據(jù)公司招股說明書,公司計(jì)劃投資 2.5億元用于非制冷紅外焦平面芯片技術(shù)改造及擴(kuò)建項(xiàng)目。該項(xiàng)目在公司業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上,對非制冷紅外焦平面芯片進(jìn)行技術(shù)升級,開發(fā)下一代像元尺寸傳感器技術(shù)、更先進(jìn)的晶圓級封裝技術(shù)(WLP)和晶圓級紅外光學(xué)技術(shù),以及智能的專用紅外圖像處理芯片(ASIC)技術(shù),實(shí)現(xiàn)非制冷紅外芯片的集成化、模組化、大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。項(xiàng)目建成后可生產(chǎn)高端、中高端、中低端和低成本四個(gè)探測器產(chǎn)品系列,該項(xiàng)目預(yù)計(jì)新增產(chǎn)能約 36 萬只/年(2019 年公司產(chǎn)能預(yù)計(jì)為 20 萬只/年);同時(shí),在晶圓級封裝技術(shù)成熟后,公司生產(chǎn)效率與成本將能顯著優(yōu)化。
與此同時(shí),睿創(chuàng)微納還將投入至少 8000 萬元用于睿創(chuàng)研究院項(xiàng)目。研究院的三個(gè)研究方向包括太赫茲成像技術(shù)、新一代紅外芯片和智能模組以及高端光學(xué) MEMS 芯片。
需要指出的是,睿創(chuàng)微納還為??低暋⑷A中數(shù)控等紅外整機(jī)廠商提供紅外測溫探測器或機(jī)芯。
根據(jù)財(cái)報(bào)顯示,2016 年起,睿創(chuàng)微納就與??低暯⒘肆己玫臉I(yè)務(wù)關(guān)系,后者連續(xù)三年成為公司第一大客戶,2018 年??低晱墓镜牟少忣~接近 8500 萬元。2018 年起,隨著公司加速整機(jī)業(yè)務(wù)拓展,2018 年??低晫镜臓I收占比較過去兩年下降。
5、華中數(shù)控
華中數(shù)控成立于1995年,隨后在1998年華中數(shù)控變成國家數(shù)控的產(chǎn)業(yè)化基地,依托在學(xué)校,2001年改成股份公司,2011年在創(chuàng)業(yè)板上市。主營數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人和智能制造裝備、新能源汽車電驅(qū)、紅外熱成像儀等業(yè)務(wù)。
華中數(shù)控是國內(nèi)最早做紅外人體測溫系統(tǒng)的公司,產(chǎn)品早在2003年非典就發(fā)揮重要作用,有近二十年歷史,目前這塊業(yè)務(wù)年銷售收入在3000萬元左右,國內(nèi)市占率一直排名靠前。今年單一此產(chǎn)品應(yīng)該會(huì)帶來收入的高速增長,
今年新型冠狀病毒疫情發(fā)生后,對于紅外測溫系統(tǒng)的需求快速增長。位于湖北武漢的華中數(shù)控不僅向湖北省內(nèi)各地市州捐贈(zèng)了若干人體測溫紅外熱像儀。同時(shí),公司生產(chǎn)的紅外熱像儀的生產(chǎn)和安裝工作也如火如荼的進(jìn)行著。
此前華中數(shù)控相關(guān)負(fù)責(zé)人接受采訪時(shí)就表示,1月20日深夜,由華中數(shù)控生產(chǎn)的首批12臺紅外智能體溫檢測系統(tǒng),就已經(jīng)在鄭州某重點(diǎn)三甲醫(yī)院安裝完畢。21日,13臺設(shè)備發(fā)往西安咸陽國際機(jī)場,1月22日安裝完畢。之后還有20多臺設(shè)備陸續(xù)發(fā)往鄭州、北京、深圳、長春等城市的醫(yī)療機(jī)構(gòu)和交通樞紐。截至1月22日,發(fā)往全國各地的“紅外智能體溫檢測系統(tǒng)”已經(jīng)累計(jì)達(dá)到299臺套。1月25日,大年初一,火神山醫(yī)院的華中數(shù)控的“紅外熱成像智能體溫檢測系統(tǒng)”設(shè)備也正式投入使用。
在產(chǎn)能方面,此前工信部要求華中數(shù)控在2月10日達(dá)到50臺/天的產(chǎn)能。而根據(jù)2月6日華中數(shù)控的電話會(huì)議顯示,目前華中數(shù)控的紅外體溫檢測設(shè)備的產(chǎn)能正在迅速爬升,月初產(chǎn)能是20-30臺/天,目前本周已經(jīng)爬升至60-80臺/天,目前已經(jīng)供貨接近400臺,本月7-12號基本穩(wěn)定在60-80臺/天,預(yù)計(jì)將于本月12日爬升至100臺/天,2月20日達(dá)到110臺,后續(xù)還有爬升空間。
華中數(shù)控表示,目前產(chǎn)能制約主要是在零部件供應(yīng)上(其主要采用的是國外機(jī)芯),國外芯片每周在500臺,12號之后國產(chǎn)芯片也會(huì)供應(yīng),產(chǎn)能繼續(xù)增加。另外,校準(zhǔn)的黑體目前所有競品企業(yè)都缺貨,但暫時(shí)只影響設(shè)備部分精度,不妨礙使用。
6、AI廠商助力紅外體溫檢測
值得一提的是,除了傳統(tǒng)的紅外體溫檢測設(shè)備廠商和一些安防廠商推出了相應(yīng)的體溫檢測設(shè)備之外,國內(nèi)的不少AI技術(shù)廠商也紛紛利用自身的技術(shù)賦能紅外體溫檢測設(shè)備。
曠視科技就推出了“明驥”AI體溫檢測系統(tǒng),與以往不同的是,這套AI測溫系統(tǒng)創(chuàng)新采用了人體識別+人像識別技術(shù),配合紅外/可見光雙傳感器的解決方案,同時(shí)基于自主研發(fā)的人工智能平臺Brain++完成了對帶口罩和帽子檢測算法的優(yōu)化,不需要被識別者脫帽或者摘掉口罩,即可完成對于體溫和人臉的識別,使得在人流密集型的場景下也可以快速識別??蓪?shí)現(xiàn)每秒15人的高速檢測(攝像頭采集頻率達(dá)到每秒25幀),精度可達(dá) 0.3℃,且一套系統(tǒng)可以覆蓋16個(gè)通道,基本保證了一座地鐵站出入口的管控。
▲在海淀政務(wù)大廳,人們正在試用曠視“明驥”AI體溫檢測系統(tǒng)
百度公司也推出了基于AI圖像識別和紅外熱成像技術(shù)的“百度AI多人體溫快速檢測方案”,實(shí)現(xiàn)快速初步篩查,高溫人群準(zhǔn)確測溫及精準(zhǔn)定位等功能,并已在清河站完成部署。
▲百度AI多人體溫快速檢測解決方案
據(jù)介紹,百度AI多人體溫快速檢測解決方案使用了基于人臉關(guān)鍵點(diǎn)檢測及圖像紅外溫度點(diǎn)陣溫度分析算法,可以在一定面積范圍內(nèi)對人流區(qū)域多人額頭溫度進(jìn)行快速篩選及預(yù)警,解決了佩戴口罩及帽子造成的面部識別特征較少的問題,方便對人流聚集處的快速篩選。
澎思科技也推出了“澎思智能無感人體測溫系統(tǒng)”。據(jù)介紹,該系統(tǒng)采用紅外熱成像體溫檢測方式,由便攜式主機(jī)、熱成像攝像機(jī)(黑體可選)組成,在30 C~45 C測量范圍內(nèi),系統(tǒng)同時(shí)支持16個(gè)目標(biāo)檢測,測溫感應(yīng)距離遠(yuǎn)達(dá)3米,多目標(biāo)測溫精度高達(dá) 0.3 C,固定通道單點(diǎn)測溫精度高達(dá) 0.2 C ,能夠快速實(shí)現(xiàn)異常體溫篩查。
▲澎思智能無感人體測溫系統(tǒng)
同時(shí),搭載澎思自研的人臉識別和行人ReID技術(shù) ,實(shí)現(xiàn)人體體溫與人員智能關(guān)聯(lián),一旦發(fā)現(xiàn)體溫異常目標(biāo),將立即通過本地語音、燈光等多種方式實(shí)時(shí)告警,幫助工作人員快速定位發(fā)熱人員及其親密接觸群體,并進(jìn)行攔截,以啟動(dòng)進(jìn)一步的確認(rèn)檢測和醫(yī)學(xué)觀察。同時(shí)體溫、人臉比對記錄將同步后臺,方便后續(xù)溯源。