全球20大最顶尖的传感器

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。对于传感器，可以毫不夸张地说，从茫茫的太空到浩瀚海洋，甚至于各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面具有十分重要作用。世界各国都十分重视这一领域的发展。未来传感器技术将会出现一个飞跃。下面分别介绍全球最顶尖传感器品牌（不作为唯一排名标准）如下：

一、Interface传感器（美国）

Interface是全世界测试行业公认的传感器专家，是轮辐式传感器的发明者，是全世界大的轮辐式传感器生产商。美国INTERFACE传感器，半个世纪以来一直是全球值得信赖的力测量领导者 。Interface是美国的著名力测量品牌，尤其以设计生产高质量的产品而著称。其产品包括高精度扭矩传感器，机器校准系统，数字指示器，软件和力测量系统等。值得一提的是，美国INTERFACE传感器是著名的波音公司，空中客车，美国宇航局，福特，通用，强生，NIST和众多测量实验室等公司的供应商。

美国Interface Inc.成立于上世纪六十年代，总部位于美国亚利桑那州的凤凰城。曾经是全球最大的测试用力及扭矩传感器生产商。全世界70%-80%的测试用力传感器都出自Interface。其产品包括各种拉压力传感器、扭矩传感器、复合力传感器、力值计量标定系统及各种优质放大器和指示仪表。Interface 依靠其专利的温度自补偿应变片材料和贴片工艺、独到的弹性体结构设计、高度自动化的生产流程、细致的标定程序，为全球业界提供了无可比拟的高精度长寿命稳定可靠的力及扭矩传感器。

Interface的各种力、扭矩传感器被广泛的运用在结构和材料加载测试系统、全球各大试验机厂商的OEM配套、航空航天、汽车测试、工业自动化领域、石油工业、医疗器械领域等，为科研和质量控制提供了可靠的保障手段。

值得一提的是， Interface的 Gold Standard® （黄金标准）和 Platinum Standard®（白金标准）系列力值计量标定系统，以其卓越的性能、简洁的操作界面，为世界各地的上千家计量实验室提供便捷、精确、可靠、稳定的计量标定数据。Interface的标定系统可应用于传感器标定和测试系统标定，满足世界上的主要标准、规程。 Inte rface扭矩传感器应用在几乎任何一个需要扭矩值测量的领域。包括：马达、泵、各种阀、扭转作动器、转向装置、减速器驱动轴等。Interface可提供反力式和旋转式两种扭矩传感器。Interface的重要客户：包括波音、空客、英国航宇公司、德国航宇中心、欧洲直升机公司、大众汽车、BMW、奔驰、通用、现代、菲亚特、博世、德尔福、伟士通、TRW、埃采夫、西门子、阿尔斯通、庞巴迪等等大型企业的测试实验室，interface还是MTS、INSTRON、ZWICK等测试设备的力传感器配套商。 Interface作为一个世界级品牌，尤其在汽车领域拥有重要客户，比如上海大众汽车，一汽大众汽车，上海通用，上海汽车，广州本田，丰田等；在航空航天领域有430所，304所，401所，航空四院，上海飞机厂，哈飞，成飞等，以及计量院、上海计量院、MTS(SANS)等等。Interface拥有先进的产品，过硬的技术，优质的服务取得客户信任之三大法宝。

突出特点： 拥有50年的力传感器的生产经验，每枚传感器都在美国凤凰城的试验室里进行了严格的标定，专利的应变片材料使每一枚传感器都有高精度输出。

二、Honeywell霍尼韦尔传感器（美国）

霍尼韦尔是美国的全球著名品牌，至今已有100多年的历史。美国宇航员Neil Armstrong 和Edwin "Buzz" Aldrin登上月球，所使用的就是霍尼韦尔国际公司的产品。由于收购了Sperry航空航天公司，霍尼韦尔国际公司在航空航天工业的地位显著地提高了，迅速地成为了世界最具影响力的航空电子设备的综合制造商。无论是在经济发达地区，还是在新兴市场，霍尼韦尔品牌都是可靠和领先的象征。尤其在印度，霍尼韦尔被列为“超级商业品牌”。

霍尼韦尔国际(Honeywell International)是一家营业额达300多亿美元的多元化高科技和制造企业，在全球的业务涉及：航空产品和服务、楼宇、家庭和工业控制技术、汽车产品、涡轮增压器以及特殊材料。霍尼韦尔公司总部位于美国新泽西州莫里斯镇。

突出特点： 霍尼韦尔一九九六年，被美国"财富"杂志评为最受推崇的20家高科技企业之一。曾经在多元化技术和制造业方面占世界领导地位的跨国公司(500强排名280位)。1999年Honeywell(霍尼韦尔)AlliedSignal(联信)合并，合并以后整个公司仍以Honeywell冠名，新的Honeywell公司仍然保持在多个领域处于领先地位的全球高科技公司特点，尤其在自动控制领域和航空航天技术方面，令世人瞩目。每一架波音飞机里，有30%产品出自于Honeywell公司。

世界著名的保安系统制造商WSE(西屋)、C&K和防火系统制造商SystemSensor(盛塞尔)、Notifire等公司，相继加盟Honeywell，Honeywell公司已成为全球最大的建筑物产品供应商。值得一提的是，霍尼韦尔公司主要分为三个业务部分:住宅及楼宇自控、工业自控、航天及航空自控。

3、ABB传感器（瑞士）

ABB是电力和自动化技术领域的全球领先公司。值得一提的是，ABB发明、制造了众多重要产品和技术，其中包括全球第一套三相输电系统、世界上第一台自冷式变压器、高压直流输电技术和第一台电动工业机器人，并率先将它们投入商业应用。ABB集团是全球500强企业，集团总部位于瑞士苏黎世。ABB是由两个历史100多年的国际性企业瑞典的阿西亚公司(ASEA)和瑞士的布朗勃法瑞公司(BBC Brown Boveri) 在1988年合并而成。ABB拥有广泛的产品线，包括全系列电力变压器和配电变压器，高、中、低压开关柜产品，交流和直流输配电系统，电力自动化系统，各种测量设备和传感器，实时控制和优化系统，机器人软硬件和仿真系统。

突出特点： ABB传感器采用高科技材料精心制造，具有无与伦比的热特性,结构更坚固,对严酷的外界条件具有更高的耐受和适应能力。全系列产品均符合环保标准、安全标准和严格。ABB电流传感器具有无与伦比的抗磁场干扰能力，突出特点是精度高、响应时间快、且低功耗具有高可靠性，适用于恶劣环境应用，重要的是客户可按需定制。

四、倍加福 pepperl-fuchs传感器（德国）

德国倍加福 pepperl-fuchs是感应技术的发明者，是全球内安、防爆技术的领导者，是全球自动化行业久负盛名的专业传感器公司。倍加福 pepperl-fuchs总部设于德国曼海姆，分公司遍及六大洲，德国倍加福公司(P+F)是全球自动化行业中久负盛名的专业传感器公司。倍加福作为全球自动化领域的电子传感与零部件的生产主导者，凭借质量保证，保证了迄今六十余年的辉煌成就。

德国Pepperl+Fuchs公司(简称P+F) 成立于1945年一个无线电修理店中。1958年，倍加福公司发明了世界首款接近开关以及首只内安型隔离式安全栅，使工厂自动化和工业防爆应用领域发生了全新的变革。倍加福传感器是有口皆碑、世界公认的国际性品牌，倍加福拥有先进的技术、优质的服务、勤勉的销售与技术团队。

倍加福公司为世界上最大、最有经验的本安接口生产商。其安全栅是倍加福(PEPPERL+FUCHS)公司的核心产品。品种之丰富、处理特殊应用难题之能力一直处于世界领先地位。其产品应用遍及石油、化工、石化、天然气、医药等存在易燃易爆危险场所的工业领域。倍加福提供全系列的安全栅产品用于保护危险区中的电信号。

突出特点： 德国倍加福拥有60年左右的传感器生产研发经验，其突出特点：响应速度快、微型结构、具有多种安装方式、稳定性好、精确度高、干扰性强、检测范围大等特点。

五、德森克 di-soric传感器（德国）

di-soric(德森克)公司在工业自动化领域的标准型及特殊型传感器的应用支持，产品研发和生产方面，已经有25年的历史。di-soric(德森克)在传感器技术方面已经有很多年的经验，由于具备高素质的专家队伍及优良的现代化生产设备，使得它可以研发、生产及销售标准型及特殊型传感器产品。

公司总部是位于斯图加特东部的Urbach，生产研发基地位于多特蒙德南部的Lüdenscheid。德森克的产品服务于德国的数千个客户。不但有中小客户，同时也有国际大集团，还有数个汽车生产厂商。

突出特点： 德森克 di-soric产品被全球客户广泛使用是其独特的卖点，特别是槽型光电开关，是20年前发明的。建立产品定制系统，是德森克 di-soric生产部门的一大优势。　　di-soric(德森克)的产品已成功取得世界及欧盟的质量标准认证。商标也已经注册，质量管理体系确保有一套完整的高质量产品品质。

六、西克(SICK)智能传感器（德国）

德国SICK-Sensor Intelligence，专注于为物流自动化、工厂自动化和过程自动化提供日益智能化的全球领先的传感器件和整体解决方案。西克于1946年创建，至今已发展成为全球领先的集团公司。西克(SICK)持续的创新、领先的技术工艺以及严格的成本控制，确保了西克在全球众多领域应用市场上的领军地位。

突出特点： 西克SICK传感器是以光电器件作为转换元件的传感器。它可用于检测直接引起光量变化的非电量，比如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等;也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，比如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。尤其它的光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得广泛应用。西克新的光电器件不断涌现，尤其是CCD图像传感器的诞生，为SICK传感器传感器的进一步应用开创了新天地。

七、WIKA威卡传感器（德国）

WIKA公司是德国乃至世界上最大的专业生产机械电子压力和温度测试仪表及设备的厂家，公司总部位于德国法兰克福克林根堡，是一个拥有6000多名雇员的大型生产型企业。威卡WIKA公司是专业生产机械、电子压力和温度测试仪表及设备的厂家,其中在德国的市场占有率在90%以上，在欧洲50%以上。

突出特点： 威卡传感器拥有德国标准局(DKD)直接授权的压力和温度实验室，WIKA标准表校验证书经西欧标准局(WECC)许可，已得到14个欧洲国家的承认。德国威卡WIKA拥有一系列产品，比如普通压力表、全不锈钢压力表、隔膜压力表、压力变送器、充油压力表、双金属温度计、气体膨胀式温度计、温度变送器等等，可满足各行各业，各种环境下的使用。

八、Baumer堡盟传感器（德国）

德国Baumer(堡盟)是闻名世界的具有50年历史的工业自动化传感器产品的生产者，德国堡盟集团在传感器、编码器、过程仪表以及视觉技术的研发和生产方面处于世界领先地位。只要一提到BAUMER，很多人应该都知道BAUMER是专门做传感器和编码器的厂商之一。堡盟集团在全球19个国家的38个分公司拥有约2300名员工。德国BAUMER从1934年起为钢铁、矿业、港口、造纸等行业制造高精度、高稳定性、多功能化的编码器和测速电机，应用于钢铁、矿业、港口、造纸等行业，比如HOG22+HTA11+ES100用于热轧线，HOG100用于冷轧钢板，OG6用于冷锻机，OG60用于激光切割，TDPZ0.2用于冷锻挤压机，AMG10用于连续浇铸等。

堡盟在美国，瑞典，德国，法国，意大利，英国和加拿大都拥有自己的生产工厂，产品覆盖全球110 多个国家作为在精密传感器技术的世界领先者，Baumer一直致力于工业自动化与过程控制产品的研制，

突出特点： 德国堡盟无论是用于物体识别还是位置测量，是微型化还是极其坚固的设计，堡盟都拥有适合于各种应用的传感器。将不同的传感器功能封装于标准外壳中，不仅方便用户装配，而且将设置时间减至最少。堡盟可以提供从电感式传感器到视觉传感器的广泛产品系列，并提供全面的建议。

九、BALLUFF巴鲁夫传感器（德国）

德国BALLUFF成立于1921年，目拥有近百年历史，是一个世界领先的传感器制造商，并且提供创新和实际检测解决方案，为汽车行业、冶金行业、机床行业、风电行业提供广泛的应用。巴鲁夫总部位于德国斯图加特市的挪因豪森，享有最高的国家之一增长率，尤其在自动化产业、能源产业，在德国、美国、瑞典、巴西、匈牙利、中国及日本拥有生产基地。市场遍布全球，十分注重本土化与全球化共同发展。拥有享誉世界的传感器技术。巴鲁夫是巴西第一家及唯一一家从事自主生产的传感器制造商。如今巴鲁夫不再仅仅位于诺伊豪森，而是遍布欧洲、亚洲、北美、南美和其他所有的重要市场，为客户提供所有自动化领域的高品质传感器、识别及网络解决方案。

突出特点 ：对于德国传感器产品而言，西克传感器是做光电传感器出身的，因此，其性能在业界相当不错，但价格也不低。除此之外还有扫描仪，安全光幕，激光测距和水位开关等。而巴鲁夫的电感接近开关非常不错，甚至比西克略胜一筹，而光电开关就相对一般，正所谓术业有专攻。因此，有说法，光电买西克，接近开关就买巴鲁夫。假如考虑价格，对性能又没有太多要求，德国的两个品牌都不错。

十、TURCK图尔克传感器（德国）

德国Turck是全球著名的自动化品牌，作为工业自动化领军企业已有40多年的历史，总部位于德国，为工厂自动化及过程自动化提供了高效率和系统化的全方位解决方案。Turck公司是全球第一批充分认识到将电子元件应用于自动化生产线控制的可能性的公司之一，尤其在国际工业自动化控制技术领域内，特别是传感器制造方面赢得了极高的声誉和领导地位。值得关注的是，德国图尔克公司拥有世界一流的服务。TURCK(图尔克)旗下囊括近15000种丰富多样的传感器产品、工业现场总线产品、过程自动化产品和各类接口及接插件产品，为工厂自动化及过程自动化提供了高效率和系统化的全方位解决方案。

突出特点： TURCK(图尔克)传感器具有微信化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。尤其是精度高、稳定性好。

十一、IFM易福门传感器（德国）

德国易福门电子在德国和美国的公司从事研发和生产。企业的行政和销售管理位于德国鲁尔区的艾森市，销售分公司遍布全球重要的区域和国家。1969年易福门新研发的品牌产品"efector"接近开关，易福门电子成立于1969年底，现在有51周年历史，从公司成立以来他们一直在不断地发展壮大。易福门为所有要求工业自动化的行业提供产品和系统。客户从他们得到的不是现成的方案，而是特别根据行业的要求量身制做的位置传感器、流量传感器、通信和控制系统以及安全技术领域等产品范围的方案。

易福门作为第二代家族经营企业，公司总部设在德国艾森市，其研发和生产基地位于泰特南市康斯坦斯湖边，后者是一个与德国密不可分的工业重镇。德国易福门的7844种产品88%是在这里生产的。公司有450多名员工在这里从事研发工作，并与多所研究机构、大学、创业公司密切合作，曾经取得了580多项专利、约440有效专利和专利申请以及面向未来的创新产品解决方案。这些成果为所有产品提供有力的保障。

突出特点： 易福门特别根据客户行业的要求量身制做的位置传感器、流量传感器、通信和控制系统以及安全技术领域等产品范围的方案。易福门的座右铭是——朝着既定的目标不断地发展。值得一提的是，易福门追求的不是技术可行性的发展，而是符合客户利益的理性发展。易福门在此基础上用易福门的技术制定符合技术及经济利益的方案。极其广泛的产品线是易福门公司的十分重要强项，其中不仅涵盖标准解决方案，而且还能满足个别行业的特殊要求。值得一提的是，1969年这家家族企业发明了基于薄膜技术的电感式接近传感器。

十二、OMRON欧姆龙（日本）

日本欧姆龙株式会社是全球闻名遐迩的自动化控制及电子设备制造厂商，掌握着世界领先的传感与控制核心技术。自1933年创业至今的七十余年中，通过不断创造新的社会需求，公司全球业务遍及35个国家和地区，拥有超过25，000名员工；产品品种达几十万种，涉及工业自动化控制系统、电子元器件、社会公共系统以及健康医疗设备等广泛领域，在全球业内建立了响亮的品牌，占据着不可替代的地位。欧姆龙在世界上率先开发并生产出一系列产品与设备系统，比如无触点接近开关，电子自动感应信号机，自动售货机，车站自动售检票系统，癌细胞自动诊断等等。

OMRON欧姆龙集团始创于1933年，拥有87周年奋斗历史，现有员工32583人，全球营业额6272亿日元，产品品种达几十万种，涉及工业自动化控制系统、电子元器件、汽车电子、社会系统以及健康医疗设备等广泛领域。

突出特点： 光欧姆龙电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得十分广泛应用。近年来，新的光电器件不断涌现，特别是CCD图像传感器的诞生，为OMRON传感器应用打开了新的空间。

十三、SIEMENS西门子（德国）

德国西门子股份公司创立于1847年，是全球享誉世界的电子电气工程领域的领先企业。西门子(Siemens)自1872年进入中国，140余年来以创新的技术、卓越的解决方案和产品坚持不懈地对中国的发展提供全面支持，并以出众的品质和令人信赖的可靠性、领先的技术成就、不懈的创新追求，确立了在中国市场的领先地位。2014年9月，西门子股份公司和博世集团达成协议：西门子彻底退出家电领域。出售家电业务正是西门子专注于电气化、自动化和数字化战略的体现。

突出特点： 德国西门子传感器的特点同样包括“六化”：比如微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。值得一提的是，传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体变得活了起来。根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等类。而西门子传感器在许多领域都显得出类拔萃。

十四、TRAFAG（瑞士)

瑞士TRAFAG公司是著名的欧洲压力传感器及控制产品生产厂商。其产品广泛应用于各工业领域。尤其适用于要求使用精度高，环境苛刻的场所。TRAFAG公司研制和生产工业压力设备：如传感器专为测量和监测气体的压力/温度/密度。TRAFAG产品广泛应用在：船舶大厦、引擎管理、机械工业、工艺技术、高压危险地区、供暖、通风及空调、汽车等行业等。

突出特点： 瑞士TRAFAG是欧洲久负盛名的压力传感器厂商。其产品广泛应用于空压、液压、水处理、空调制冷、工程机械等。尤其是它基于溅射薄膜原理的压力传感器：具有高精度及高稳定性。基于陶瓷厚膜原理的传感器价格相对合理，尤其耐腐蚀性好。值得一提的是，其液压系统专用的8891（8251）系列是欧洲著名品牌，拥有非常大的市场份额。很多直接从欧洲进口的机械设备中都能见到该款产品的身影，所以好的产品往往能经得起时间的考验。

十五、SUCO苏克（德国）

德国SUCO(苏克)公司成立于1938年，现在有82周年历史，其产品主要有两大板块，一是压力测控，包括机械式压力开关，真空开关，电子压力开关，压力传感器和压力变送器;二是传动产品，包括刹车，离合器，电磁离合器和制动器。德国SUCO(苏克)公司通过了DIN EN ISO 9001:2000认证，产品广泛应用于CNC数控机床，精密测试仪器以及最先进的测量装置。

突出特点： 德国SUCO产品主要有两大板块，一是压力测控，包括机械式压力开关，真空开关，电子压力开关，压力传感器和压力变送器；二是传动产品，包括刹车，离合器，电磁离合器和制动器。产品广泛应用于CNC数控机床，精密测试仪器以及先进的测量装置。德国SUCO传感器的共同特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。值得一提的是，德国SUCO传感器早已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域。需要提醒的是，苏克微型化是建立在微电子机械系统（MEMS）技术基础上的，已成功应用在硅器件上做成硅压力传感器。

十六、GEMS捷迈（美国）

GEMS(捷迈)是Gems传感与控制公司的品牌。公司创立于1955年，经过65年积累目前已经显然是压力、流量、液位传感器以及电磁阀技术的知名企业。Gems产品销售遍及全球，加之在制造经营、柔性工程和60多年的发展经验使得Gems能够为客户提供创新且经济的传感方案。Gems压力传感器、流量传感器、液位传感器、温度传感器和微型电磁阀广泛应用全球工程机械、空调制冷、液压设备、水处理、石油化工、医疗诊断(IVD)等行业。

历史上，1955年，公司创始人Edward H. Moore在地下室中发明了第一台液位指示器并于1959年获得了专利。Gems的首次商业成功来自于一款用于小型造船业的舱底开关。由于Gems产品很快得到了船舶和工业界的认可，

突出特点 ：Gems拥有丰富的应用知识，创新的传感器和电磁阀设计，快速的客户订制方案，完善的产品线，曾经为OEM客户提供适合的流体测量解决方案。值得一提的是 Gems已经通过ISO9001，IS01345，UL和CE认证。

十七、VAISALA维萨拉（芬兰）

VAISALA是芬兰著名的工业测量仪器设备制造商，Vaisala现在是全球公认的环境与工业检测技术的领导者。他们的业务包括二氧化碳测量、光亮度测量、油中水份的含量、压力传感以及路面状况测量，此外他们还有多功能天气传感器，主要测试风、雨以及湿度。VAISALA公司的主要客户群为世界各国的气象、民航、国防安全、道路和铁路交通、水文资源管理组织，以及各研究机构、保险行业、公用事业以及各种工业领域，公司生产的产品97％用于出口，尤其是其环境测量产品居于世界领先地位。

突出特点： 维萨拉公司的创立者和管理者VilhoVäisälä教授曾经发明了关于无线电探空仪的原理，并于1931年12月生产出第一台芬兰制造的探空仪。维萨拉公司成立初期，出口业务就占其总金额的95%以上。 从小规模开始生产，维萨拉公司就确立了自己在测量领域的领先地位，并成为芬兰著名的出口企业。维萨拉公司产品97%销往世界140多个国家。先进的技术、敏锐的科学研究和稳定的发展使得维萨拉公司的产品在专业领域享有极高的声誉。

十八、Hillcerestlabs（美国）

HillcrestLabs是全球著名的运动控制软件硬件供应商。该公司和LG、三星、博通等是战略伙伴合作关系。是一家拥有超过15年的丰富传感器处理经验的供应商。

突出特点： Hillcrest Labs 拥有自主研发的传感器算法和软件 MotionEngine，以及惯性测量单元（IMU），广泛用于机器人、无人机精确导航等终端设备。官方数据显示，目前已经有超过 1 亿台设备采用了 Hillcrest Labs 的传感器技术。

十九、OPTOI传感器（意大利）

OPTOI传感器公司是有20年历史的意大利公司。最初专注于电子包装，现在他们设计和研发应用于工业、环境、生物医学、电信和航空航天领域的硅传感器。

突出特点： OPTOI拥有四种类型的传感器：光学、反射、化学MEMS以及磁传感器。许多光传感器被用在条形码扫描和运动控制系统，他们的发射传感器有应用于自动交易系统和医疗条形码扫描仪。其合作伙伴Bellini将花费一年的时间检测冰山的变化，检测冰如何变成冰山，冰山又如何变成水。OPTOI将为Bellini提供传感器以检测环境变化和生物识别。

二十、MC10传感器（美国）

MC10是伊利诺斯大学香槟分校JohnRogers教授创办的，MC10成立的技术基础是“可伸缩电路”。该公司的目标是：重新定义人体与电子电路的接口，将人尽可能武装成超人。MC10曾经联合消费电子及医疗领域的巨头，发布首款贴合皮肤的传感器。

突出特点： MC10的“生物印章”是能够自适应穿戴者拉伸、弯曲和移动的传感标签设计。生物印章应用薄膜电池技术开发了可充电电池，从而可以测量多项生理机能，测量可以反映大脑、肌肉、心跳以及体温的神经系统数据，并且可以测量应用于人体健康和医疗设备的水化水平。

电力智能传感器及传感网安全防护技术

来源：中国电力

编者按

电力智能传感器用于采集电力生产各环节的电气量、物理量、环境量、状态量和行为量等信息，搭建了物理电力系统到信息物理融合系统间的桥梁，是实现电力数字化和能源转型的关键技术之一。随着新型电力系统建设的持续推进，电力智能传感器及传感网已成为能源互联网的重要基础设施，广泛分布在电源侧、电网侧和用户侧。国家电网有限公司2019年至今启动了输变电设备物联网、配电物联网和数字站物联网的规模建设，感知层设备均以无线传感器为主。输变电设备物联网感知层通过符合国家电网有限公司企业标准的微功率无线传感器和低功耗无线传感器采集物理量、环境量和状态量等信息；数字站物联网在输变电设备物联网基础上，新增视频监控、移动巡检等宽带无线传感器实现行为量信息采集；配电物联网除通过窄带无线传感器采集环境量、状态量信息外，还考虑了基于高速载波和高速无线双模通信模块采集电气量信息。

《中国电力》2023年第11期刊发了安春燕等人撰写的《电力智能传感器及传感网安全防护技术》一文。文章首先分析电力智能传感器及传感网安全需求、建立安全技术体系，接着归纳总结物理环境、通信网络和计算环境安全关键技术，最后提出技术发展建议，为构建安全、可靠的能源电力数据基座提供支撑。

摘要

电力智能传感器及传感网安全研究处于起步阶段，资源受限及应用现场缺乏低压供电导致对安全开销极其敏感，用户侧广泛部署更易遭受侧信道等物理攻击，利用感知机理或数据处理算法发起的新型攻击日渐增多。针对上述问题，结合现场特点、业务特征、设备能力及行业现状，分析电力智能传感器及传感网安全需求，构建安全技术体系，归纳总结电力智能传感器具备特殊需求的感知安全、存储安全、轻量级加密、身份认证、代码安全和固件安全等技术研究现状，提出发展建议，为构建安全、可靠的能源电力数据基座提供支撑。

01安全需求

电力智能传感器及传感网如图1所示，结合设备分布及业务特征，安全需求归纳如下。

图1 电力智能传感器及传感网示意

Fig.1 Diagram of electrical intelligent sensors and sensor network

1）物理获取难度低，亟须传感器及传感网自身具备安全防范能力。电力智能传感器通常随电力线/设备部署，遍布发/输/配/变/用电区域。尤其是位于低压配用电侧的传感器及传感网，攻击者极易物理靠近或获取。这将导致传统通过隔离、边界防护或管理手段实现安全防护的收效甚微。

2）资源受限较严重，亟需轻量级安全防护技术。电力智能传感器现场部署环境复杂，多采用电池或自取能供电，对功耗要求极其严格。环境量和状态量传感器处理器主频通常小于100 MHz、随机存取存储器（RAM）资源多为64 KB或128 KB、通信速率通常小于100 kbps，大部分现有安全防护技术无法直接应用。

3）误警核验成本高，亟须防止虚假数据注入。电力智能传感器通常用于提前发现故障并预警，变被动检修为主动运维。预警通常需要人工现场核验和巡检，误警会极大增加电网运维成本。与此同时，恶意注入的“对抗样本”会导致电力智能化系统做出错误的决策。须要保障入网电力智能传感器固件和软件代码安全，无恶意代码、漏洞及病毒潜伏，且对入网传感器进行身份认证并支持数据溯源。

4）单点数据价值低，但须防止数据规模泄露。电力智能传感器通常用于监测电网运行状态、电力设备运行状态、运行环境，获取单个传感器数据可产生的价值较低。然而，若获取某个区域内随线/设备全部传感器的数据，则可能基于大数据技术推算出电网运行的薄弱环节或挖掘出新的价值体系，进而带来不可控的安全风险。

5）短数据包占比高，对安全开销更敏感。环境量和状态量传感器业务数据长度多为4~6字节，若采用密钥长度为128位的高级加密标准（advanced encryption standard，AES），电子密码本模式下输出为16字节，加密开销为160%~300%。

02安全体系

电力智能传感器作为物联网信息通信终端时应参考文献[6-12]等国家及电力公司安全防护规定。然而，电力智能传感器同时也是感知终端，目前缺乏对其感知部分的安全防护要求。此外，电力智能传感器具备一定的计算能力，但不具备边缘计算能力，若参照文献[9]中不具备边缘计算能力物联网终端防护要求，仍面临安全风险。

本文基于电力智能传感器及传感网安全需求，重点考虑其作为感知终端及资源受限导致的安全问题，构建了安全技术体系，如图2所示。红色背景框表示电力智能传感器及传感网区别于传统网络的特殊需求，是本文重点关注内容。

图2 安全技术体系

Fig.2 Security technology framework

2.1 安全技术

安全技术包含提升电力智能传感器及传感网安全性的技术手段。本文参考文献[6]对不同级别系统安全要求的分类方法，沿用通用要求，但重点研究电力智能传感器因特殊部署环境、资源受限特性及感知设备所需的安全技术。

2.1.1 物理环境安全

与传统部署于机房的通信网络设备不同，电力智能传感器部署位置受限于待监测的一次设备或环境，无法应用文献[6]中的物理访问控制、温湿度控制、防火、电力供应等安全措施保障物理环境安全，但应实现防盗窃和防破坏、防雷击、防火和防潮等环境安全；关闭多余接口和调试接口等，实现接口安全。其次，电力智能传感器兼具感知和通信功能，其作为感知设备的物理安全性（感知安全）也亟须关注。文献[13-16]表明：外部激光、电磁、超声等信号，均可能影响感知数据，进而对智能传感器及传感网所承载业务系统的安全性带来威胁。最后，电力智能传感器物理易获取，其内暂存的采集数据、密钥等关键信息的存储安全也亟须关注。

2.1.2 通信网络安全

传统电力信息通信设备通常配置硬件安全芯片，支持身份认证、数据加密和校验等功能，实现网络传输数据的机密性、完整性和真实性。然而，电力智能传感器对功耗要求极其严格，通常仅包含1颗低功耗通信芯片，或者1颗低功耗主控芯片和1颗低功耗射频芯片，集成硬件安全芯片易导致功耗加倍、寿命减半。尤其是环境量和状态量传感器主频较低且存储空间较小，对软件实现安全技术的开销极其敏感，能运行在传感器上的轻量级安全技术亟须关注。

此外，部分电力智能传感器承载采集、控制等业务，采集时间与采集数据同等重要。文献[3]总结了针对电力物联网终端的时间攻击及检测方法。时间同步安全也是电力智能传感器及传感网区别于传统网络的通信安全之一。

2.1.3 区域边界安全

电力智能传感器及传感网涉及的区域边界包括3项：1）电力智能传感器及传感网与骨干网络之间的边界，即纵向边界；2）接入不同安全大区电力智能传感器之间的边界；3）不直接接入安全大区的传感器与直接接入安全大区传感器之间的边界。

参照文献[9]，纵向边界处根据实际需求单独配置安全接入网关或网络隔离装置，实现传统的边界防护、访问控制、入侵防范和安全审计功能。考虑成本和部署要求，不鼓励接入不同安全大区电力智能传感器在感知层互通。不直接接入安全大区的传感器与直接接入安全大区传感器间互通时，应参照接入安全大区传感器的安全需求，进行身份认证和数据加密，即2.1.2节所述的轻量级安全技术。

2.1.4 计算环境安全

电力智能传感器及传感网设备作为传统信息设备，需要对访问其数据的用户或设备进行身份鉴别，实现数据完整性、备份恢复等数据保护。与此同时，受传感器产业链、成本及开发周期限制，相较传统信息设备，电力智能传感器代码安全和固件安全问题更突出。

2.2 评测技术

评测技术通过测试手段发现电力智能传感器隐藏的安全问题，进而保证入网传感器的安全。评测技术包括入网评测和运行评测2种。鉴于电力智能传感器数量大且分布广泛，运行评测实施相对困难，建议做好入网评测。

入网安全评测用于验证电力智能传感器是否具备相关规定要求的安全功能以及设备本身是否存在漏洞、后门等安全缺陷。国内外针对传统互联网设备漏洞和后门检测开展了大量研究，安全评测方法相对成熟。然而，无论是静态分析方法还是动态分析方法，大多通过快速查找并匹配漏洞数据库来实现漏洞检测。电力智能传感器大多基于高级精简指令集（ARM）架构及嵌入式开发系统，且部分设备不支持TCP/IP协议，其漏洞库与传统互联网通信设备有较大不同。电力智能传感器入网安全评测处于研发的初始阶段，尚无专用漏洞数据库，没有丰富的测试样本用于分析，应重点关注测试样本积累和漏洞数据库构建。

03物理环境安全

3.1 感知安全

感知安全是保障电力智能传感器测量中的“声-电”“光-电”“磁-电”和“热-电”转换过程不受外界恶意激光、磁场和超声等信号影响的技术和手段。

目前针对感知安全的研究侧重于重现攻击过程。文献[13]通过对超声传感器进行欺骗攻击和拥塞攻击，致使特斯拉Model S自动驾驶在正常行驶过程中刹车或者在有障碍物时仍正常行驶。文献[14]设计了一种针对语音助手的声音传感器攻击工具，利用麦克风电路的非线性特性，将经过调制的低频语音命令通过超声波注入语音助手中，实现无声控制。文献[15]通过调幅激光信号实现了2款商用基于压阻效应的MEMS压力传感器输出数据的篡改，且0.5 mW的激光功率将带来±100 kPa的输出误差。鉴于智能设备所有操作均会影响中央处理器（CPU）的功耗，并伴随一定程度的电磁辐射，文献[16]利用CPU电磁辐射实现智能设备行为分析，如启动的应用或执行的操作等。

3.2 存储安全

传感器数据采集频率通常大于数据上传频率，部分采集数据须在传感器端暂存。随着电力智能传感器数据加密需求的不断提升，端侧密钥存储安全性也亟须关注。侧信道攻击利用芯片正常工作时伴随的功耗、电磁、热、声等非预期信号泄露，窃取关键隐私信息，是当前硬件安全的重要威胁来源之一。文献[17]详细分析了不同侧信道攻击方法，梳理了典型抗泄漏密码方案。

在检测技术方面，文献[18]对20余种x86架构缓存侧信道攻击检测技术进行了详细的对比分析，并将其总结为3类：基于异常的检测、基于特征的检测、基于异常+特征的检测。电力智能传感器通常采用ARM处理器，文献[19]针对34种ARM设备进行了缓存侧信道攻击测试，发现了88种脆弱性。

在技术提升方面，文献[20]研发了一种能够抵抗密钥存储物理攻击的64 KB阻变式存储器（RRAM），不仅能够对抗芯片逆向处理和显微镜观察等侵入式物理攻击，还通过提供对称电源和时间读信号对抗侧信道攻击，通过引入带有反馈的简化写保护策略对抗恶意写入，通过片上集成逻辑平台对抗针对芯片引脚边界处的数据拦截攻击。文献[21]提出了一种适用于非易失性存储器（NVM）的功耗侧信道攻击消除技术，利用片内电容器和电压管理器实现NVM读/写操作的供电，消除了传统存储阵列和外部电源在读/写操作中通过功耗泄露数据汉明权重的问题。文献[22]基于55 nm的CMOS eFlash实现了物理不可克隆函数（PUF）和真随机数的轻量化集成设计，可以作为安全原语用于保证存储安全。

04通信网络安全

4.1 感知层通信安全相关标准

中国对物联网终端及感知层网络均提出了安全要求，如文献[7-8]。国家电网有限公司感知层通信安全相关标准包括文献[9-10]。上述标准的关键和核心是接入鉴别和数据传输安全，其支撑技术是身份认证和数据加密。

国际电工委员会（IEC）第57技术委员会针对应用于变电站场景的IEC系列电力通信协议制定了数据和通信安全系列标准IEC 62351，重点考虑设备计算能力，提出传输层和应用层安全机制，安全核心技术为身份认证和数据加密。

4.2 轻量级加密

美国国家标准与技术研究院（NIST）、美国国家安全局（NSA）、国际标准化组织（ISO）以及IEC均积极推动适用于资源受限物联网设备的轻量级加密认证技术。NIST于2018年开始征集轻量级加密认证算法，经过3轮激烈角逐，于2023年2月宣布ASCON系列算法获胜且将进行标准化。NSA于2013年推出的Simon与Speck加密算法均是专为短数据设计的分组加密算法，密钥长度可低于64 bit，两者区别在于Simon着重进行了硬件实现优化，而Speck着重进行了软件实现优化。文献[23]对比了39种轻量级加密算法，结果表明：Speck和Simon在软件效率、存储效率和时延3方面的性能均居第1名和第2名。ISO/IEC 29192标准组发布了轻量级密码系列标准，其中文献[24]规定了3种轻量级块加密算法：PRESENT、CLEFIA和LEA。

4.3 轻量级身份认证技术

文献[25]指出，物联网认证协议应能抵抗重放攻击、中间人攻击、仿冒攻击、丢失/窃取攻击、在线/离线口令猜测攻击、内部特权攻击、物理获取等安全攻击。身份认证的安全性很大程度上依赖于认证因子以及认证交互流程的安全性。

身份认证因子应具有唯一性、不可复制性、随机性（不可预测性）和稳定性。适用于电力智能传感器的身份认证因子及其安全性如表1所示。设备ID和数字证书以数字形式存储在认证两端，其稳定性极佳。以48位MAC地址为例，受限于实际应用中的地址分配规则，其唯一性和随机性会大打折扣。此外，为了提高应用灵活性，大多设备支持MAC地址更改，其不可复制性极差。数字证书通常由认证机构基于设备自身的一些参数生成，且单个认证中心的容量通常受限，其唯一性、不可复制性、随机性均一般。硬件指纹是近年来最受关注的身份认证因子，包括但不限于PUF、射频指纹等，其物理特性决定了具有非常好的唯一性、不可复制性和随机性。文献[26]针对STM32F系列芯片，基于静态随机存取存储器（SRAM）上电初始值提取设备指纹，测试表明，片内汉明距离约为6%+0.5%，片间汉明距离为46%+3%，设备指纹的唯一性和随机性均很好。但受限于提取条件及外界因素，其稳定性通常会受到一定程度的影响。文献[27]提出了2种基于Wyner–Ziv的线性编码重构技术，仿真验证其能够更好地保护PUF密钥协商过程中的隐私数据、提高存储速率。

表1 身份认证因子及其安全性

Table 1 Identity authentication factors and their security

认证交互流程的安全性主要指在认证交互过程中是否会泄露身份认证因子、用于重构密钥的敏感信息等。公钥基础设施（PKI）是实现认证交互安全性的主要技术之一，广泛应用于各类身份认证和数字签名系统中。PKI依赖于公钥密码算法和由第三方权威机构发放的数字证书。在该认证过程中，认证信息通过公钥加密后进行传输，减少了认证过程中敏感信息泄露的安全风险。然而，该认证方法应用于电力智能传感器，则可能存在2方面问题：1）存储安全风险大，电力智能传感器因计算和存储资源限制，难以采用防护等级高的硬件安全措施，且广泛分布在居民区、低压线路等易物理获取的区域，其内存储数据宜被窃取；2）证书管理难度高，随着电网智能化程度的不断提高，电力智能传感器数量将呈现指数级增长，这对权威机构设置、证书管理、证书下载和验证均提出了很大的挑战。

基于白名单的身份认证技术实现简单且几乎不给终端设备带来通信、计算和存储开销。然而，白名单中存储的终端设备ID通常是终端设备的MAC地址。随着技术的发展，终端设备MAC地址极易重新配置，且几乎所有网络将MAC地址以明文方式嵌入数据包在网络中进行传输。恶意攻击者极易通过监听等方式获取合法终端设备的MAC地址并进行仿冒攻击。与此同时，基于白名单的身份认证技术通常为单向认证，恶意攻击者通过伪装成网关等设备获取合法终端设备的相关信息。

近年来，学术界对基于PUF技术的认证方案及其安全性开展了大量研究。文献[28]提出了一种基于PUF的双向认证方法。文献[29]提出了一种基于PUF的多跳个域网轻量级身份认证方法。为了进一步提高认证协议的安全性，文献[30]将PUF与基于瞬时ID和密钥的认证方法相结合，提出一种双因子的身份认证方法。随着Maxim等半导体公司、清华大学PUF芯片的推出，基于PUF技术的身份认证方法具备了大规模应用的可能。

05计算环境安全技术

5.1 代码安全

已有调查显示，96.8%的开发人员使用开源软件、99%的组织在其系统中应用了开源软件。然而开源软件的广泛应用在提高开发效率的同时也引入一些安全风险。

1）安全漏洞。文献[33]于2022年4月对539个开源软件项目的调查结果显示：平级每个.Net、Go、Java、JavaScript和Python项目漏洞个数分别是23、34、92、47和46。奇安信代码安全实验室于2019年针对联网设备固件中引用的开源软件的检测和漏洞分析结果显示：86.4%的固件存在至少1个以上的开源漏洞，88%的项目漏洞是因为使用开源软件引起的。

2）API误用。文献[35]对GitHub从2011到2018年间发布的528546个历史缺陷修复文件进行了分析，提取了超过100万个缺陷修复编辑操作，其中51.7%为API误用。文献[36]针对6个不同领域的主流开源C程序中的830个API误用问题进行了分析。文献[37]发现83%的密码学漏洞是因为误用加密库引起的。文献[38]指出，在Java和Android社区线上讨论密码学编程中分别有90%和71%是关于密码学误用的。

现有技术主要通过检测方式发现代码漏洞和API误用，检测依据是已知漏洞和API误用库。现有检测工具较多，规模较大的安全公司几乎均推出了商用检测工具，开源工具包括开放Web应用程序安全项目（open web application security project，OWASP）依赖性检查、Eclipse Steady和GitHub安全告警等。文献[39]测试了修改开源软件依赖关系对上述3种开源工具以及3种商用漏洞检测工具性能的影响，结果表明6种检测工具均无法应对上述修改。文献[40]对JADET、GROUMINER、TIKANGA和DMMC等静态API误用检测器性能进行了系统测试和评价，测试结果表明，现有检测工具的准确度和召回率均有待提升，且需要更丰富的测试例来训练检测模型。为此，文献[41]基于双向长短时记忆（Bi-directional long short-term memory，Bi-LSTM）神经网络，同时考虑正向和反向上下文，提高密码学误用检测性能。文献[42]在对384种API误用检测误警情况分析基础上，提出了一系列人工辅助实例，与当前最先进的基于实例的API误用检测工具相结合，针对50个开源Java项目进行了测试，成功阻止了55个API误用检测误警。在检测自动化方面，文献[43]通过静态分析构造API使用规约训练样本，基于深度学习中的循环神经网络进行训练和学习，通过对比语句预测结果与实际代码来实现API误用问题的自动发现。

5.2 固件安全

文献[44]通过网络爬虫搜集了9716个固件映像和347685个安全报告，其中6898个安全报告含有12321个嵌入式设备固件漏洞，且超过10%的固件漏洞没有发布升级补丁。国家互联网应急中心2021年2季度共收录联网智能设备漏洞2365个，其中通用型漏洞1421个（智能监控平台占比13.57%）、事件型漏洞944个（智能监控平台占比32.52%）；3季度共收录联网智能设备漏洞2792个，其中通用型漏洞1413个（智能监控平台占比13.94%）、事件型漏洞1379个（智能监控平台占比51.99%）。固件控制设备驱动程序及其与外界的交互，已被公认为是物联网中一个庞大且不断扩大的攻击面。

与代码安全相似，现有技术主要通过检测发现漏洞。根据文献[47]，固件检测技术主要分为四大类：基于仿真器的测试、自动代码分析、基于模糊的网络测试和人工逆向分析。基于仿真器的测试能够避开破坏性测试对昂贵设备带来的不可逆损伤，但其需要获取设备固件，模拟出固件与外部硬件的交互，测试环境建设工作量大、很多环节需要人工干预，且可扩展性较差。自动代码分析源自软件工程安全，自动挖掘代码属性，并通过模式匹配技术实现漏洞检测，可用于大规模测试，但其需要获取设备固件，且其检测准确度有待提升。基于模糊的网络测试不需要获取设备固件及相关信息，仅需要产生符合待测试设备通信标准的数据包即可，然而现有电力智能传感器通常不支持IP协议，通信层面采用国家电网有限公司相关标准协议或者私有协议，需要开发支持上述协议的模糊测试器。人工逆向分析对测试工程师和人工投入要求高，通常仅用于分析特殊的设备或者特定场景。

在实际应用中，为了提高检测准确度通常同时采用多种检测方法。如文献[50]通过多种开源工具对固件二进制文件代码进行提取和分析，通过基于模糊的网络测试完成在线分析，用于尽可能地发现未知漏洞；最后辅以人工检查来消除由设备自身引起的端口冲突，用于减少固件漏洞误警率。针对可用于大规模检测的自动代码分析技术，学者们就检测准确性、检测效率以及比对依据等方面开展了深入研究。文献[54]提出了一种基于代码相似性的分步固件漏洞检测方法：1）通过基于神经网络的嵌入式函数来分析不同函数之间的相似性，用来提高大规模检测时的效率；2）通过细粒度固件安全分析来获得函数本地调用流图的相似性，用来提高固件漏洞检测的准确度。文献[55]通过分析和提取代表性固件函数特征，构建了基于SimHash的固件函数数据库，用于实现大量固件函数的相似性检测，并快速定位出本地可疑脆弱函数。文献[56]摒弃了传统代码特征，关注于固件代码基因的信息性（重要性、稳定性、抗变异性和遗传性），通过计算代码之间的基因距离来实现相似性检测和同源检测的定量分析。

06结论与建议

本文基于当前研究现状，分析了电力智能传感器及传感网安全需求，构建了安全技术体系，总结了安全问题及技术现状，归纳电力智能传感器及传感网安全趋势和发展建议如下。

1）作为感知设备，电力智能传感器感知安全亟须关注，须综合考虑传感器工作原理、结构特征、工作环境、硬件选型和软件算法等多种因素，提出综合性解决方案。

2）易于物理接近，存储安全亟须关注。建议引导厂商选择相对安全的存储芯片或者技术，一是采用PUF等新型技术提取密钥，抵抗侵入式攻击和侧信道攻击；二是引入存储数据加密和完整性校验，及时发现通过电磁攻击等物理手段实施的数据篡改。

3）资源受限严重，亟需标准化的轻量级安全连接技术。电力智能传感器以小数据量业务为主且通常采用电池或微源取能供电，对开销和功耗要求极其严格。同时，国内尚无适用于电力智能传感器的轻量级安全标准。

4）受产业现状、设备能力、规模和成本限制，亟须做好电力智能传感器入网检测。相关建议包括：一是收集专有代码、固件漏洞，建立电力智能传感器专用漏洞和缺陷库，提高检测效率、降低检测时间；二是应用人工智能等新技术，改善检测准确度和误警率等性能；三是备份并及时发现已入网设备固件漏洞，督促厂家发布固件安全升级包并在线升级存量设备固件，助力存量设备安全性保障。

电力智能传感器及传感网安全是一个开放问题。在新型电力系统建设大背景下，电力智能传感器及传感网应用领域将不断扩张，数量将急剧增长，势必暴露越来越多的安全问题，防护技术也亟须与时俱进。

注：本文内容呈现略有调整，如需要请查看原文。

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