无源物联网成行业新风口,人类是如何实现它的?
作者 | 物联森友会2021-12-15

最近,无源物联网概念开始热起来了。

在国际上,一家名为Wiliot的初创公司宣布获得了由软银愿景基金领投的2亿美元C轮融资,这个公司最典型的产品就是一款蓝牙传感器标签,不用电池,采用周围基于蓝牙协议的无线电波供电。

在国内,也有飞英思特等企业在尝试在这个领域进行突破。这个新兴的领域正在聚拢更多的目光。那么无源物联网是什么?它能应用到哪些领域?

不供电也能工作!无源物联网成行业新风口,人类是如何实现它的?

无需电池也能工作

简单点说,无源物联网就是物联网设备不需要接入电源或电池,就可以从环境中获取能量的创新技术。

在我们的印象中,以智能传感为代表的物联网设备一般都要靠电池供电,由于电池容量有限,这就导致需要经常更换电池以保证传感器正常工作。

但在一些特殊情况下,如传感器节点需要安装在边远地区或危险地区,这些应用场景都令传感器节点电源更换极其困难;

另一方面,随着市场需求的上升,传感器的设计与制造成本也在上升,这也带来了比较高的维护成本。

因此,许多企业都将目光聚焦到了一种更小且无需电池的传感器上,也就是无源物联网。无源传感器能够做到系统非常简洁,因为不需要电池和能量源,所以其成本低、体积小,使传感器的应用面能够极大地扩展。

业内预测,无源物联网或能够实现千亿级市场规模,与传统物联网形成金字塔型市场结构。

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无源物联网技术的显著特征是利用无源反向散射技术的传感器通过内部无线采集模块,将周围可利用的无线信号转化为可供自身工作的能量,同时利用反向散射技术手段实现目标节点的信息传递。

其实,在过去十多年里,基于点对点通信的反向散射技术在无源物联网中已经得到了广泛应用,即RFID(超高频的射频识别技),例如基于高频的门禁,银行卡等。

这也就解释了为什么我们不需要给门禁和银行卡装电池,却可以储存信息、传递信息。当标签靠近阅读器后,接收阅读器发出的射频信号,产生感应电流,获得能量。通过这点能量,标签发送信息,实现与阅读器的通信。

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然而,这种方式虽然简单快捷,可距离受限。

物联网目标是实现万物互联并且可以实现多种功能,这就要求物联网必须具有更大的通信容量,更快的通信速率,更远的通信范围以及更广泛的装备(小型化)。

也就是说,无源物联网想要进一步发展,就需要扩展到基于Wi-Fi、蓝牙、3G、4G甚至是5G通信技术的无源互联

设想正成为现实

随着半导体技术的进步,终端芯片功耗降到了mW级甚至更低,加上能量转化技术的不断升级,无源物联网“进一步发展”的设想正逐渐成为现实。

近期,2021世界物联网博览会在江苏无锡召开。“无源物联网”作为今年物联网业界最热门的领域之一,成为展会上的热议话题。

据介绍,目前在实验室阶段,最先进的技术已实现在180米的范围内,收集特定频段的5G射频能量,采集到约6微瓦的电力。随着5G的大规模推广,无源物联网拥有了一个广泛覆盖的无线供电网,为小型物联网设备持续供电。

华为在今年8月的5G-Advanced创新产业峰会上提出5.5G无源物联网的设想,希望通过5G技术,完善无源物联网技术。国内专注无源物联网的企业飞英思特、启纬智芯和铖月科技也推出了几款以蓝牙和NFC为主的产品。

今年10月,中国无源物联网企业飞英思特发布了国内首款环境微能管理模组星云系列。该系列模组可适配各种能量来源,包括太阳能、压电、热能和无线射频。利用该模组收集的能量,工程师可采用低功耗技术,最终实现设备能源的自我供给,彻底摆脱物联网应用大规模部署受限于电池和布线的窘境。

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围绕这些技术,无源物联网能够应用到哪些领域?

物流行业的集装箱、快递包裹等产品通过搭载邮票大小的微型无源传感器,能够将周围的环境上传至终端,供管理人员判断和优化物流线路。

环保领域未来也可以利用该技术,在气体、液体方面,通过无源传感器来进行监测,可以将传感器布置在各种人工难以监测的地点,解决行业难题。还可以通过无源传感器来为老旧设备迭代升级,不需要改变内部结构、不需要加装额外的线缆。

据了解,随着对行业边界的不断拓展,在物流、森林防火、地质灾害监测、能源监测、智能家居等多个领域的头部企业已经注意到这个技术,随着资金的注入,无源传感器的发展将会突飞猛进。

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结语

可以说,无源物联网的市场量级将会全面覆盖低速物联网,虽然技术上的落地还需要一定的时间,且仍有许多技术难题等待突破。但我们不妨保持信息,在未来,无源物联网将会向远距离、低功耗、小型化、跨协议通信的方向去发展,推进万物互联时代的到来。


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2021-12-15