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1、气体监测设备专题报告聚焦国家重大战略任务部署基础研究。面向国家重大需求、面向国民经济主战场，针对事关国计民生、产业核心竞争力的重大战略任务，凝练现代农业、人口健康、资源环境和生态保护、产业转型升级、节能环保和新能源、新型城镇化等领域的关键科学问题，促进基础研究与经济社会发展需求紧密结合，为创新驱动发展提供源头供给。科技创新基础制度和政策体系基本形成，科技创新管理的法治化水平明显提高，创新治理能力建设取得重大进展。以企业为主体、市场为导向的技术创新体系更加健全，高等学校、科研院所治理结构和发展机制更加科学，创新机制更加完善，国家创新体系整体效能显著提升。一、 发展新一代信息技术大力发展泛在融合、
2、绿色宽带、安全智能的新一代信息技术，研发新一代互联网技术，保障网络空间安全，促进信息技术向各行业广泛渗透与深度融合。发展先进计算技术，重点加强E级（百亿亿次级）计算、云计算、量子计算、人本计算、异构计算、智能计算、机器学习等技术研发及应用；发展网络与通信技术，重点加强一体化融合网络、软件定义网络/网络功能虚拟化、超高速超大容量超长距离光通信、无线移动通信、太赫兹通信、可见光通信等技术研发及应用；发展自然人机交互技术，重点是智能感知与认知、虚实融合与自然交互、语义理解和智慧决策、云端融合交互和可穿戴等技术研发及应用。发展微电子和光电子技术，重点加强极低功耗芯片、新型传感器、第三代半导体芯片和硅基
3、光电子、混合光电子、微波光电子等技术与器件的研发。二、 发展清洁高效能源技术大力发展清洁低碳、安全高效的现代能源技术，支撑能源结构优化调整和温室气体减排，保障能源安全，推进能源革命。发展煤炭清洁高效利用和新型节能技术，重点加强煤炭高效发电、煤炭清洁转化、燃煤二氧化碳捕集利用封存、余热余压深度回收利用、浅层低温地能开发利用、新型节能电机、城镇节能系统化集成、工业过程节能、能源梯级利用、互联网+节能、大型数据中心节能等技术研发及应用。发展可再生能源大规模开发利用技术，重点加强高效低成本太阳能电池、光热发电、太阳能供热制冷、大型先进风电机组、海上风电建设与运维、生物质发电供气供热及液体燃料等技术研发
4、及应用。发展智能电网技术，重点加强特高压输电、柔性输电、大规模可再生能源并网与消纳、电网与用户互动、分布式能源以及能源互联网和大容量储能、能源微网等技术研发及应用。稳步发展核能与核安全技术及其应用，重点是核电站安全运行、大型先进压水堆、超高温气冷堆、先进快堆、小型核反应堆和后处理等技术研发及应用。实施科技冬奥行动计划，为奥运专区及周边提供零碳/低碳、经济智慧的能源解决方案。三、 气体监测设备行业技术水平及技术特点（一）气体监测设备行业技术水平气体监测设备行业客户购买、使用的终端产品主要为气体探测器和报警控制器，该类智能仪器仪表的技术水平较为依赖传感器的性能水平。我国传感器行业发展主要经历三个阶
5、段，第一阶段以仿制为主的试制阶段，行业技术水平、产品标准及性能质量相对落后；第二阶段行业处于引进、消化国外先进技术及国内自行设计、开发相结合的发展阶段，产品标准逐步向国际标准靠拢，企业加工制造工艺及设备有了明显改进；第三阶段，行业进入以企业自主开发设计为主、吸收国外先进技术并重的发展阶段，国产传感器技术参数接近国际同类产品水平。由于国内传感器行业起步较晚，设计经验少，制造工艺精度较低，主要产品集中在半导体、催化燃烧等较为传统的传感器，只有极少数厂商具备红外气体传感器和PID原理传感器的研发及生产能力，美国、德国、日本等发达国家在传感器领域仍处于技术领先地位。气体监测设备需要根据零配件物理性的差
6、异、工艺变化、质量要求及设备的精度变化等特点设计生产，除传感器因素外，其技术水平主要体现在设备的设计、制造、软件编程和整体集成等环节，在终端产品的应用过程中主要体现在检测气体种类、检测方式、响应时间、精度以及防爆等级和防护等级等方面。本行业内企业的智能技术研发水平与工业设计能力较大程度上决定了其产品在市场上的竞争力。因此，发展自有专利和专有技术，提高企业的创新、自主开发能力，是企业增强自身竞争力、抢占市场份额的关键因素。具有研发实力的企业才能够逐步扩展气体监测设备的应用范围以及设备的功能，推动行业内技术水平不断提高和升级。（二）气体监测设备行业技术特点传感器是气体监测设备的核心元器件，传感器的
7、特性极大程度上决定产品的质量，其中气体传感器的稳定性、灵敏度、功能性和可靠性是关键衡量指标。气体传感器能否在规定的工作条件和时间内（寿命期内）保持零点和输出信号，在允许变化范围内是判断气体传感器稳定性的关键，也是气体监测设备保持长寿命的关键；同时，气体传感器对被测气体是否具有检测能力也很重要，通过单位浓度被测气体时传感器的输出信号值或传感器在被测气体中的输出值与空气中输出值之比，可以判断传感器的灵敏度和气体监测设备的敏感度；气体传感器是否具备识别不同种类气体的能力即交叉灵敏度也是衡量产品性能的重要指标，功能性越强的气体传感器能检测的气体种类越高；除此之外，气体传感器在规定的环境条件、工作条件下
8、和规定的时间内（寿命期内），完成规定传感功能的能力也非常关键，传感器的可靠性是气体监测设备保持高效长期运作的基础和保障。气体传感器的综合性能对于气体监测设备的影响非常深远，极大程度上决定了气体监测设备的产品质量和寿命，传感器的技术进步也有利于推动气体监测设备的技术升级和产品更新换代，推动行业的健康发展。近年来，用于生产气体监测设备的壳体、有色金属、线材、电子分立元件等原材料和气体传感器已经逐渐标准化，产品规格和技术水平相对成熟；而在以气体传感器的生产工艺特征为基础的定制化研发设计方面，需要本行业的企业具备算法设计领域的专业知识，主要包括编程设计、电气元件、控制系统、系统集成等技术。模块化设计是
9、气体监测设备结构设计的有效方法，重要性也逐渐凸显。随着自动化、智能化要求日益提高，气体监测设备的系统结构越来越复杂，通过对多种气体传感器的功能进行分析，分解出不同的技术模块和产品模块，可以大大缩短气体监测设备的设计周期。同时，运用模块化设计技术，可以方便地实现气体传感器内部功能的整合、外部功能的扩展，既保持了成熟气体传感器产品的内在优势，又提高了柔性化的设计能力，拓宽了产品创新发展的空间，使气体监测设备产品系列更加丰富，功能更加完善，能够快速应对市场的变化，满足下游不同领域客户多元化的市场需求。因此，只有具备模块化生产能力的气体监测设备供应商才能够不断丰富产品种类，满足下游客户多元化、个性化的
10、产品需求，提高行业内的竞争力和知名度。随着气体监测设备行业的发展，除气体传感器因素外，气体监测设备的技术水平还表现为检测仪器仪表电路的设计及软件技术、结构与工艺等方面，科学的设计能大大提高设备的通用程度，对产品的功耗、功能、集成程度产生重要影响。目前，气体监测设备的集成化、系统化和智能化趋势明显，已成为市场竞争的关键。集成化主要是指通过对气体监测设备外部电路的整合，以实现同一个电路对多种气体探测信号的处理，将外部电路集成化。在众多应用领域中，为了能够全面、准确地反映客观事物和环境，往往需要同时测量多种变量，如集成有压力、温度、湿度、流量、加速度、化学等不同功能敏感元件的传感器，能同时检测外界环
11、境的多种物理特性或化学特性，进而实现对环境的多参数综合监测。因此，集成化趋势体现为气体监测设备能通过型式设计的改进，将数个气体监测设备的探头集成一个整体，以实现一个模块同时对数种气体进行检测的功能，并且同时测量不同性质的参数，实现综合监测。气体监测设备集成化，不仅能够提高产品的性能，而且可以实现低功耗，降低气体监测设备能源消耗量。系统化和智能化是指通过在传感器中内置微处理器，使其具有自动检测、自动补偿、数据存储、逻辑判断、功能计算等功能，将气体监测设备与电子计算机连接，形成智能系统，以实现对气体检测、分析、控制等方面的自动化处理。在此基础上，智能化传感器能够通过有线传输或无线通讯技术，将大量单
12、体传感器进行集成，使过去处于信息孤岛的传感器实现互联互通和实时数据交换，实现测控系统自动信息处理以及远距离实时在线测量。气体监测设备集成化、系统化和智能化的技术特点丰富了气体监测设备的功能，提高了设备的质量，成为市场竞争的关键。未来，率先实现仪器仪表集成化、系统化和智能化的设备供应商，才能够在激烈的市场竞争中获得先发优势，提高产品的市场份额。智能生产线是指融合机械加工、电气控制、信息系统控制、工业机器人、图像传感技术、微电子等多种学科的先进技术，应用机电一体化，连续实现多个包装功能的有机结合，完成检测与控制、故障诊断与排除等复杂控制；拥有完备产品序列的气体监测设备生产企业，通过工序排布、产品整
13、体设计和生产，可以将各环节的生产能力最大限度发挥；在生产过程检测与控制方面，智能生产线可以运用信息技术，实现气体监测设备生产控制与检测的动态适应；在故障诊断与排除方面，能进行模态分析寻找故障，自动寻找、解决故障，降低故障率，提高设备生产效率。随着国内人力资源成本的提高，气体监测设备供应商在进行设备生产的过程中，需要购置自动化设备来降低人力成本。通过购置自动化的智能产线，可以实现自动化程度的提升和生产效率的提高，减少人为因素干扰，提高生产线运行的稳定性。同时，随着市场竞争的日益加剧，气体监测设备更新换代的周期逐渐缩短，产品种类逐渐丰富，因此需要生产线具有较好的柔和性，以适应下游市场的变化，满足客
14、户多样化的气体监测需求。未来，具有智能化、自动化和柔性化生产线的气体监测设备供应商才能够在激烈的市场竞争中占据主动地位。四、 培育充满活力的创新主体进一步明确各类创新主体的功能定位，突出创新人才的核心驱动作用，增强企业的创新主体地位和主导作用，发挥国家科研机构的骨干和引领作用，发挥高等学校的基础和生力军作用，鼓励和引导新型研发机构等发展，充分发挥科技类社会组织的作用，激发各类创新主体活力，系统提升创新主体能力。五、 气体监测仪器行业发展现状（一）气体监测仪器行业基本情况气体检测仪是一种检测气体是否泄漏及具体浓度的仪器，气体检测仪首先将气体传感器采集的物理或者化学非电信号转化为电信号，随后利用外
15、部电路对以上电信号进行整流、滤波等处理，最后处理以后的信号通过相应的模块实现气体检测的具体功能。气体检测仪可以检测硫化氢、一氧化碳、氧气、二氧化硫、磷化氢、氨气、二氧化氮、氰化氢、氯气、二氧化氯、臭氧和可燃气体等多种气体。气体监测仪器仪表按检测原理可以分为催化燃烧式、半导体式、红外线吸收式、电化学式等类型；按功能可分为单一气体检测仪和多功能气体检测仪；按使用场所可以分为常规型和防爆型；按使用方式可分为便携式（手持式）和固定式（安装式、壁挂式）；按使用人群可以分为民用型和工业型；按检测气体可分为可燃性气体检测仪、有毒气体检测仪、常见气体检测仪、特殊气体检测仪等。气体监测仪器仪表作为仪器仪表产业重
16、要的子行业之一，其应用领域已覆盖石油、化工、燃气、冶金、电力、隧道、医药等诸多工业领域，及城市公共场所、家庭等民用领域，对于工业安全生产和家居安全具有重要的意义。（二）气体监测仪器行业发展特点仪器仪表产业作为国民经济的基础性、战略性产业，一直是我国在资金、技术、人才方面重点投入的产业。进入21世纪，仪器仪表产业在促进我国工业转型升级、发展战略性新兴产业、推动现代国防建设、保障和提高人民生活水平方面发挥了重要作用，行业规模不断提升。当前，物联网及智能传感器技术蓬勃发展，全民安全意识提升。六、 发展目标（一）自主创新能力全面提升基础研究和战略高技术取得重大突破，原始创新能力和国际竞争力显著提升，整体水平由跟跑为主向并行、领跑为主转变。研究与试验发展经费投入强度达到25%，基础研究占全社会研发投入比例大幅提高，规模以上工业企业研发经费支出与主营业务收入之比达到11%；国际科技论文被引次数达到世界第二；每万人口发明专利拥有量达到12件，通过专利合
