四方光电：用光电感知世界，用科技探索未来

透过企业之窗，感知仪器仪表产业脉动！仪器仪表产业迈向高质量发展，动力势能来自一个个企业细胞释放的强大活力。因此，观察仪器仪表产业经济“成色”，既要用好望远镜，登高望远看清发展趋势；也要用好放大镜，细致微观企业是否“颜值高”“体格壮”“气质好”“活力旺”。
 
 
万物互联时代到来，传感器行业迎上了“风口”。在未来科技和经济社会发展中，传感器将会扮演一个什么样的角色？四方光电股份有限公司(以下称“四方光电”)作为气体传感器代表性企业，在国产化替代方面做了哪些努力？又取得了哪些成果？本期《封面企业》让我们一起走进四方光电。
 
首先请介绍一下四方光电的基本情况，公司的产品线都包括哪些主要产品？市场应用如何？
 
四方光电：四方光电是一家从事智能气体传感器和高端气体分析仪器研发和生产的科创板上市企业(股票代码688665)。公司2003年成立于武汉“光谷”，形成了包括光学(红外、紫外、光散射、激光拉曼)、超声波、MEMS金属氧化物半导体 (MOX)、电化学、陶瓷厚膜工艺高温固体电解质等原理的气体传感技术平台，拥有100余项国内外专利，形成了气体传感器、气体分析仪器两大类产品，广泛应用于空气品质、环境监测、工业过程、安全监测、健康医疗、智慧计量等领域。
 
公司气体传感器主要包括空气品质气体传感器、医疗健康气体传感器、安全监控气体传感器三大类。其中：
 
空气品质气体传感器主要包括粉尘传感器、CO2气体传感器、VOC气体传感器，以及集成前述两个或两个以上测量单元的集成空气品质传感器模块和空气品质检测仪；同时，公司积极布局将气体传感与控制相结合的控制器产品。上述产品可实时监测室内、车内、室外大气环境，避免有害或过高浓度气体对人体健康造成不利影响。
 
医疗健康气体传感器主要是基于超声波技术的氧气传感器，配套于制氧机、呼吸机。同时，公司还开发了肺功能检查仪，主要用于慢阻肺的筛查。
 
安全监控气体传感器可用于检测二氧化碳、甲烷、可燃性制冷剂等气体浓度，起到特殊场合气体浓度控制及危险现场气体泄漏预警作用。
 
气体分析仪器产品主要包括烟气分析仪器、尾气分析仪器、煤气分析仪器、沼气分析仪器，用于环境监测、工业过程等领域。根据行业特点以及客户需求，公司提供从气体分析传感器模组、气体分析仪器到气体分析系统的完整产品序列。
 
除上述针对气体浓度检测的气体传感器外，公司在基于流量测量的智慧计量领域也有完整布局。公司的超声波燃气表、超声波流量计等产品，已经大规模投入市场。
 
凭借长期的技术积淀、良好的产品性能及国际化视野，公司已取得多家国内外企业的认可。公司的气体传感器已配套于美的、格力、海尔、海信、小米、莱克电气、鱼跃医疗、飞利浦、大金、松下、一汽大众、法雷奥、马勒、德国博世等国内外品牌。
 
在气体传感器领域，四方光电处于什么样的地位，有哪些竞争对手？公司的竞争优势表现在哪些方面？
 
四方光电：四方光电是我国气体传感器行业代表性企业。国际半导体行业研究机构Yole Développement在其公布的《气体与颗粒物传感器报告(2018)》中，将公司列为中国气体与颗粒物传感器市场主要参与者，并表明公司具有MOS/MEMS、红外、电化学、光散射等技术，是国内仅有的三家全面掌握上述技术的企业之一。根据工信部电子信息司、中国电子技术标准化研究院编写的《智能传感器型谱体系与发展战略白皮书》，公司是国内“气体和颗粒物传感器型谱体系”的主要厂商和代表性企业，并荣获中国物联网产业联盟“最具影响力物联网传感企业奖”。公司主要竞争对手包括盛思锐(Sensirion)、森尔(Senseair)等国外企业。
 
自成立以来，公司在专业技术团队的带领及完善管理体制的保障下，逐步在研发能力、技术水平、产品矩阵、规模生产、客户资源及应用领域等多方面形成自身独特的竞争优势，从而形成较强的抗风险能力和可持续发展能力。
 
(1)自主研发和持续创新优势
 
公司技术团队汇集了一批行业内高层次研究人才。公司创始人、董事长兼总经理熊友辉博士毕业于华中科技大学热能工程专业，且拥有中欧国际工商学院高级工商管理硕士学位，为正高职高级工程师、享受国务院特殊津贴专家、湖北省突出贡献中青年专家，现任中国科学技术协会第九次全国代表大会代表、中国仪器仪表学会理事、中国仪器仪表学会分析仪器分会副理事长。公司创始人、副总经理刘志强先生毕业于华中科技大学电工理论与新技术专业，为正高职高级工程师，是空气净化器(中国)行业联盟专家委员会技术专家。
 
公司以湖北省气体分析仪器仪表工程技术研究中心、湖北省省级企业技术中心为依托，通过长期培养和引进，组建了具有创造力的研发技术团队。截至2019年12月31日，公司研发人员数量达到108人，人员背景覆盖物理、光学、材料学、电子工程、工业自动化、机械设计、软件工程等专业，形成了一支在气体传感器及气体分析仪器研究开发方面具有较强理论功底和丰富开发经验的队伍。
 
(2)技术平台全面
 
公司及子公司湖北锐意均为高新技术企业、2019年工业强基传感器“一条龙”应用计划示范企业，已合计获得101项专利，其中包括33项境内外发明专利，并获得国家重点新产品4项，通过省级科技成果鉴定4项，获得湖北省专利金奖1项。
 
经过长期潜心研发，公司已较为全面地掌握了气体传感核心技术平台，拥有包括非分光红外(NDIR)、光散射探测(LSD)、超声波(Ultrasonic)、紫外差分吸收光谱(UV-DOAS)、热导(TCD)、激光拉曼(LRD)在内的技术积累，构建了较为完整且定位高端的气体传感技术体系，尤以光学技术最为突出。通过上述技术平台的杠杆撬动作用，公司能够凭借一项技术或多项技术的组合进入到诸多终端市场和具体应用领域，从而最大化研发投入的产业转化效率和经济价值。
 
目前，公司已储备有超低功耗CO2气体传感器、红外双光源CO2气体传感器、粉尘传感器自动粒子识别、甲醛传感器抗干扰、超声波麻醉气体检测、肺功能检查仪、发动机O2及NOx传感器、超声波燃气表等方面核心技术。未来，凭借前瞻性战略部署、长期积累的核心技术及产业化转化能力，并借助产学研合作单位的力量，公司将在气体传感领域持续突破，推动我国气体传感器及气体分析仪器行业不断向前发展。
 
(3)产品种类丰富、满足客户“一站式采购”需求
 
公司产品覆盖气体浓度、流量检测两个维度。公司可以根据客户需要提供集成粉尘、CO2、甲醛等检测功能的定制化气体传感器产品；公司在气体分析仪器领域可根据客户需要集成微流红外、热电堆红外、紫外差分吸收光谱等多种技术、形成综合解决方案。公司在超声波燃气表、医用气体流量计等气体流量检测领域不断深化布局。凭借自有技术及自产产品，公司能够快速响应订单需求，能够满足客户“一站式采购”气体传感解决方案的诉求。
 
(4)规模化生产和成本管控优势
 
凭借完整的产品体系、规模化生产能力和专业化质量控制体系，公司能够及时根据终端客户的需求变化，调整产品设计或开展新产品研发，有效管控原材料采购成本，通过科学组织生产、提高人员效率、优化批量制造工艺、提升生产自动化水平，多方位降低生产成本。
 
公司建立了完善的质量认证体系，严格按照ISO 9001质量管理体系、IATF 16949质量管理体系、ISO 14001环境管理体系、OHSAS 18001职业健康安全管理体系等标准开展经营。
 
同时，公司积极向上游零部件制造领域延伸，通过整合供应链进一步实施成本管控。公司于2015年自建SMT贴片生产线，通过多年调试与验证，逐渐形成稳定的表面贴装技术，为严格控制产品合格率提供了有效保证。目前公司已部分实现风扇、激光管模组的自产。
 
(5)丰富客户资源积累的品牌优势
 
公司的气体传感器产品凭借性能优良、种类丰富、需求响应速度快等优势，得到客户的广泛认可。通过与核心客户建立密切和互信的伙伴关系，公司能够在客户产品的完整生命周期内提供配套服务，一方面保持既有产品市场份额，并发挥品牌优势不断获取新客户，另一方面也使公司更好地把握行业未来发展方向，并为此进行相应的技术、产品储备，从而能够针对客户需求作出快速响应，参与到客户下一代产品的同步研发中去，持续提升市场占有率。
 
(6)应用领域广泛，抵御市场风险能力较强
 
公司产品可广泛应用于家电、汽车、医疗、环保、工业、能源计量等多种领域，从而大大增强了公司抵御市场风险的能力。单一客户或单一行业出现危机，并不会对公司业务产生严重影响。另一方面，公司产品涉及的下游领域众多，也使公司具备了更多的市场机会，其中一个行业的爆发式增长就能给公司带来良好的发展机遇。公司密切跟踪气体传感器领域的最新趋势，识别市场和客户的潜在需求，未来将不断拓展自身产品的应用领域，赢得更多的高回报市场机会。
 
近年，国家提出了“碳达峰”“碳中和”目标，四方光电业务是否涉及“碳中和”概念？公司在“碳中和”领域的产品储备有哪些？
 
四方光电：四方光电从2012年就开始涉及碳计量的业务。公司以工业用气体传感器技术平台、分析仪器及工信部沼气工程物联网专项为基础，为大中型沼气工程、生物质燃气工程、煤层气瓦斯气综合利用工程等诸多领域提供了包括测量CH4和CO2等气体质和量的计量装置。这些装置提供了开展清洁发展机制(CDM)碳交易的基础数据。
 
四方光电在碳中和产业中的温室气体在线监测领域具有较好的技术和产业基础。延续智能气体传感器与高端气体分析仪器双轮驱动的发展格局，四方光电推出从核心气体传感器到整机仪表的碳排放监测解决方案，覆盖固定污染源碳排放监测、火炬气监测、土壤碳通量监测、电力行业SF6气体监测多个领域，通过“实时监测系统”的构建，弥补碳排放权交易中心“核算法”的不足，助力实现“双碳”目标。
 
在污染源碳监测领域，基于公司微流红外、双光束红外、紫外差分吸收光谱技术等气体传感器技术可以应用于对工业污染源的多种温室气体排放浓度的监测，可以同时测量CO2、N2O、CH4、SO2、NOx等温室气体和污染物气体。同时，公司基于超声波、差压等原理设计的气体流量传感器可以用于温室气体流速和体积的监测。
 
在大气碳监测领域，以双光束红外、TDLAS等气体传感器技术为基础，可以应用于大气无组织排放的碳监测，监测企业生产过程中无法收集统一排放的温室气体，测量厂界、园区的大气中CO2、CH4、SF6等温室气体，作为污染源排放碳监测的有力补充手段，形成温室气体网格化管理。
 
在建筑及汽车碳监测领域，公司民用、车载级别的CO2传感器是绿色建筑和智能座舱舒适系统中暖通空调(HVAC)控制的重要传感器。该传感器可以在确保舒适安全条件下通过智能化(Smart HVAC)降低建筑和车辆的能耗，从而减少碳排放。同时，国际上传统空调制冷机器在逐步减少直至禁止使用高温室气体效应的氟利昂，采用R290、R32、R744等新型低温室效应的高效制冷剂进行替代。为防止新型制冷剂燃烧爆炸或者高压泄露造成的窒息风险，制冷系统需要安装新型冷媒泄漏监测传感器。在此背景下，公司已经研制成功用于车载、商用、民用的红外冷媒泄露传感器并在国内外进行推广。
 
碳中和关系到产业链的方方面面，从原材料和能源的开采到产品进入市场，每一个环节都需要控制碳排放，这也让气体环境监测仪器有了广阔的市场。比如，烟气分析仪是大气环境监测系统的重要组成部分，但烟气成分较为复杂，主要成分有二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)等，随着排放标准越来越低，对烟气分析仪的性能要求也越来越高。四方光电全新推出的烟气分析仪Gasboard-3000UV，集公司多种核心气体传感技术于一体：基于UV-DOAS紫外差分吸收光谱气体分析技术测量二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)，微流NDIR技术测量一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)，双光束红外NDIR测量二氧化碳(CO2)等。结合公司超声波气体流量测量十余年的技术积累，公司正在积极开发超声波烟气流量计，可以一站式满足国内碳排放的监测要求。
 
据了解，发动机排放和检测设备国产化替代是四方光电的一大战略方向，并且有较大的突破，能否简要介绍一下这方面的情况？
 
四方光电：中国的发动机排放法规体系参考欧美建立，相关的检测方法和检测设备基本也是照搬国外。发动机排放检测设备长期依赖进口，主要带来如下几个方面的不利影响：一是我国的检测和认证系统核心关键设备受制于国外，与我国内燃机和汽车工业的发展实力和现状严重不匹配；二是进口采购成本和使用维护成本较高，企业及检测机构负担较重；三是核心技术受制于国外，不利于我国排放检测技术的创新和发展。
 
四方光电全资子公司湖北锐意依托母公司在传感器技术的优势，实现了发动机排放检测设备“一条龙”的关键技术难题的攻克。为国内研究和使用单位降低排放检测设备每年的运行维护费用奠定了基础。
 
在高端实验室检测设备领域，湖北锐意开发出Gasboard-9801直采分析仪，以及Gasboard-9802 CVS全流稀释采样系统，目前已经实际部署，效果良好。针对道路汽车国六和非道路国四标准所要求的RDE需求，湖北锐意推出了Gasboard-9805 型PEMS系统，也已批量入市。 在在用车领域，我们提供的光学法氮氧化物测量平台及整机已经销售上万套。
 

除了测试设备，四方光电结合国家战略，在发动机排放高温传感器领域也积极布局，目前已经实现了氧气和氮氧传感器的批量生产。
 
结语：近些年，我国在越来越多的行业，推行国产化替代，实现自主可控。但是我们也看到，在仪器仪表行业，高端市场主要被国外企业占据。此次采访，让我们对四方光电有了更加深入的了解。四方光电把企业发展方向与国家需求紧密结合，在气体分析传感器及仪表的核心、关键技术领域进行持续创新，取得了较好的成绩。我们相信，未来会有越来越多的民族企业，通过不断地努力，快速缩短与国外企业的差距，在高端仪器仪表行业进入先进行列，为国家的建设和发展提供基础保障。