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气体传感器市场延续高昂势头,下一个增长点在哪?

时间:2021-10-08    来源:贤集网    点击:

  随着物联网环境监测市场、各类智能化硬件的提升,国内气体传感器的发展速度已经进入到新的阶段。尤其是在”双碳”计划的推进下,气体监测迎来了新一轮的增长点。

  从市场规模发展来看,气体传感器的出货量也在稳步增长。根据GMI的报告显示,到2026年气体传感器的出货量将会达到8000万个,市场估值超过20亿美元,复合增长率大约在7%左右。

  从气体传感器行业整体发展趋势、企业的增长速度来看,物联网已经成为国内气体传感器最重要的应用方向之一。

  气体传感器的工作原理和应用

  气体传感器是指将被检测的气体分子与气敏材料发生的物理或化学反应所产生的物理或化学量变化,转变为可有效测量的电信号、光信号、声信号等,从而实现对气体种类和浓度进行测量的一种传感器。

  根据工作原理,气体传感器可分为直接测量敏感材料电学性能变化的电学型气体传感器和间接测量气体种类与浓度的光学型气体传感器。

  电学型气体传感器包括半导体型、电化学型、催化燃烧型、石英微天平型与声表面波型,每一种的原理都不相同。比如半导体型气体传感器主要根据半导体敏感材料与气体发生反应,导致敏感材料的电子发生得失,从而改变气敏材料的电学性能,通过检测其电学性能的变化即可准确地检测气体。

  间接测量型气体传感器最主要的红外气体传感器是一种基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性,利用气体浓度与吸收强度关系来检测气体组分并确定其浓度的气体传感装置。

  随着科技的持续发展,气体传感器在安防和环境监测领域都有了广泛的应用。安防领域有装配在矿工帽矿灯上的矿灯瓦斯报警器。这种矿灯瓦斯报警器兼具了照明与瓦斯报警两种功能,主要适合小型煤矿及家庭的使用。

  当气敏电阻器与电位器组成气体检测电路,时基电路与其外围元件组成了多谐振荡器。当无瓦斯气体时,气敏电阻器的电阻率很小电阻值很大,电位器滑动触点的输出电压小,集成电路被强行复位振荡器而不工作,报警器亦不报警。当周围空气中有瓦斯气体时电导率会迅速增加,电阻值变的特别小,滑动触点输出的电压升高,集成电路变高电平,振荡器电路的起振扬声器即发出报警声。

  环境监测领域有相应的自动空气清新器,当室内空气污浊或有害气体达到一定浓度时,自动空气清新器自动产生负氧离子保持空气清新。

  除此之外,气体传感器被广泛应用于生产过程监控、气体成分分析等领域,为我国的各行业发展、为万物互联提供了有力支持。

  气体传感器市场延续高昂势头

  早期,气体传感器主要应用于工业和汽车电子等传统行业,而近些年在智慧工业、智能家居、环境监测等物联网场景需求剧增下,气体传感器开始大幅度拓展应用范围。加之,“双碳”计划的加速推进,给气体传感器带来了新一轮的增长需求。

  从2010-2019年期间,国内气体传感器行业专利数从372件增加到2019年的约2000件,反映出国内气体传感器行业和企业已经经历了功能材料、电子陶瓷、MEMS工艺等诸多基础和应用科学的积累。

  在多项政策和行业趋势之下,这些专利也在同步进行着实际的应用落地和市场拓展阶段。

  我们可以从物联网气体传感器上市企业的发展上窥见一斑。目前,在A股上市且主业为气体传感器厂商主要是汉威科技和四方光电。

  根据汉威科技近三年的财报显示,汉威科技在气体传感器的收益十分显著。

  财报显示,从2019年到2020年,汉威集团扭亏为盈,再到今年的半年报可以看出,汉威在2020年的基础上依旧保持着较为稳定的增长趋势。2021年半年报显示,汉威在营业总收入上同比保持着21.27%的增长,但是在净利润方面的增长速率有所放缓,不过财报中也给出了说明,在2021年半年报期间,汉威加大了研发投入,约为6074.22万元,同比增加了32.89%。

  但是,本次半年报显示,汉威科技在2021年的传感器业务营收同比下降了24.69%,这主要是疫情逐渐恢复好转,用于测温的红外热电堆温度传感器出货大幅下降的影响。从财报里可以看到,如果剔除红外热电堆的影响,股东净利润同比增长率将从现有的12.30%增长为61.55%。

  另一方面,汉威主要的传感器业务由旗下炜盛科技支持,2020年半年报显示,炜盛的营业收入为169,485,905.09元,净利润为65,944,863.88元,2021年半年报显示,炜盛的营业收入为122,693,135.98元,净利润为30,598,674.32元,营收同比下降27%,净利润同比下降53.60%。可见,在2020年疫情对温度传感器需求爆发式增长对于炜盛的营收影响较大。不过,从营收下降幅度来看,气体传感器业务影响基本不大。

  在毛利率和净利率方面来看,汉威的整体业务保持在稳定水平,今年上半年的毛利率为33.32%,净利率为15.69%,而传感器业务的毛利率为42.49%,净利润为24.94%。从这项数据也可以看得出来,气体传感器业务的盈利能力依旧保持稳定。

  四方光电在今年2月成功登陆科创板,主营业务为气体传感器、气体分析仪器两大类产业生态。根据财报显示,四方光电2021年半年营收2.337亿元,营收同比增长121.34%,净利润同比增长216.77%。而且在今年上半年,研发投入同比增长115.82%,占营收的6.95%。

  报告显示,营收的大幅增长主要是二氧化碳传感器和医用氧传感器销量增加。由于智能家居市场的需求增长,二氧化碳传感器和粉尘传感器销售收入同比增速分别为334.35%、104.38%。在医疗健康领域,四方光电的呼吸机、制氧机用超声波氧传感器销售收入同比增长224.62%,并且新增了一条医用氧传感器生产线。

  另外,在智慧医疗、智能家居、环境监测等物联网行业的催化下,四方光电在报告期内的毛利率达50.08%,净利率为32.06%。笔者认为,这种高净利的来源更多是物联网气体传感器和高端气体分析仪器所带来的的产品高附加值。

  物联网赛道加速赋能气体传感器

  从两家上市企业的发展状态来看,气体传感器在物联网的应用与日俱增,从场景上来看,汉威和四方光电有所异同。

  汉威目前在物联网综合解决方案上主要以智慧安全系统解决方案、智慧环保系统解决方案、智慧城市系统解决方案为主,其中营收同比分别增加39.01%、52.68%、86.10%,可以看到的是在物联网的应用场景上,行业企业正在加速项目落地。但是还远没有到盈利的时期,这三大解决方案的业务毛利率同比分别为48.96%、25.04%、36.37%,同比增幅分别为-2.73%、-2.09%、5.21%。在营收大幅提升的情况下,毛利润的增幅并未有很大改善,项目的落地成本依然很高。所以,在物联网场景落地方面,笔者认为,如何降低成本将是企业获得核心竞争力以及高回报率的关键。

  四方光电目前在物联网赛道上广泛布局产品线,不过与汉威不同的是,四方光电更多聚焦于传感器产品的产销和行业拓展,从研发投入的增幅以及技术创新来看,打造国产气体传感器的护城河是四方光电接下来最为重要的一步。产品目前在空气品质、环境监测、工业过程、安全监控、医疗健康、智慧计量、汽车电子方面都有相关应用,通过多应用领域构建应用护城河。

  政策方面,9月27日,八部委印发《物联网新型基础设施建设三年行动计划》指出,在智慧城市、数字乡村、智能交通、智慧农业、智能制造、智能建造、智慧家居等重点领域,加快部署感知终端、网络和平台,形成一批基于自主创新技术产品、具有大规模推广价值的行业解决方案,有力支撑新型基础设施建设;推进IPv6在物联网领域的大规模应用;物联网连接数突破20亿。

  按照《行动计划》指示来看,气体传感器作为物联网各大场景感知层的重要一环将会进一步走向高端路线,实现完全的国产代替。同时,《行动计划》还指出,鼓励龙头企业围绕感知终端和平台开发通用化、系列化软硬件产品,从单点发力转向生态体系构建,推动物联网规模化、集约化发展。

  综合企业发展和政策要领,国内气体传感器企业将会由目前以国产替代、应用落地为基础,向高端市场、向下游模组、传感网以及通用的平台服务等方向进一步延伸。加之,国内“双碳”计划的稳步推行,气体传感器市场或将成为国内传感器细分品种中的领跑者。

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