無(wú)電池 UHF RFID 設(shè)備有望實(shí)現(xiàn)更精簡(jiǎn)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

根據(jù) Prudour 研究人員的 2020 年報(bào)告，到 2025 年，消費(fèi)者和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的總規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到 11.1 萬(wàn)億美元。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的急劇擴(kuò)張已經(jīng)引發(fā)了一些與為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電的電池相關(guān)的問(wèn)題——不僅在可持續(xù)性和環(huán)境保護(hù)方面，而且從可預(yù)測(cè)性和成本的角度來(lái)看。因此，工業(yè) 4.0 開(kāi)發(fā)人員正在尋求實(shí)現(xiàn)無(wú)電池解決方案。這就是 UHF RFID 技術(shù)（如 RAIN RFID 聯(lián)盟所采用的方法）發(fā)揮作用的地方。

RAIN 既是一個(gè)行業(yè)聯(lián)盟，就像藍(lán)牙 SIG 和 Wi-Fi 聯(lián)盟一樣，也是一項(xiàng)技術(shù)。正如聯(lián)盟網(wǎng)站上所述，首字母縮略詞 RAIN（用于射頻識(shí)別）“旨在表示 UHF RFID 與云之間的鏈接，基于 RFID 的數(shù)據(jù)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理和共享。RAIN RFID 解決方案使用閱讀器來(lái)讀取和寫(xiě)入帶標(biāo)簽的物品、管理數(shù)據(jù)并采取行動(dòng)?！?該聯(lián)盟的成員資格對(duì)任何對(duì)無(wú)源 UHF RFID 感興趣的組織開(kāi)放。

當(dāng)今的制造系統(tǒng)使用存儲(chǔ)在 RFID 標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更靈活、更高效的定制產(chǎn)品。RFID技術(shù)在工廠車(chē)間的應(yīng)用帶來(lái)了更高水平的自動(dòng)化和標(biāo)準(zhǔn)化，并為現(xiàn)代供應(yīng)鏈的“精益”流程做出了廣泛貢獻(xiàn)。與有源標(biāo)簽和條形碼等成熟的識(shí)別技術(shù)相比，無(wú)源RFID標(biāo)簽不需要自己的電源，也不需要視線來(lái)操作。

由于它是一項(xiàng)新興技術(shù)，如今很少有利益相關(guān)者能夠提供將無(wú)源 RFID 芯片轉(zhuǎn)變?yōu)?RAIN RFID 所需的智能傳感設(shè)備的解決方案。這些 IC 系列可以完全被動(dòng)地測(cè)量溫度、濕度、運(yùn)動(dòng)、環(huán)境光、電氣連續(xù)性和材料延展性等參數(shù)，無(wú)需額外的組件，并且可以將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?5 到 10 米范圍內(nèi)的傳統(tǒng) RAIN RFID 閱讀器.

無(wú)需特殊的硬件/軟件

從芯片到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸僅需幾毫秒，并且完全符合當(dāng)前的 EPC Gen2 協(xié)議。用戶(hù)的優(yōu)勢(shì)是不需要特殊的硬件或軟件來(lái)獲取和處理測(cè)量值。目前市場(chǎng)上的閱讀器可以捕獲和解釋芯片中的數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到更高級(jí)別的系統(tǒng)。例如，在將基于芯片的標(biāo)簽集成到物流應(yīng)用中時(shí)，可以將資產(chǎn) ID 和 EPC 編號(hào)與傳感器數(shù)據(jù)一起捕獲。

嵌體可轉(zhuǎn)換為多種轉(zhuǎn)發(fā)器格式，從柔性標(biāo)簽到硬標(biāo)簽。經(jīng)典封裝版本，例如帶有集成傳感器 IC 的 QFN，即使在惡劣的環(huán)境中也適用。

用于工業(yè) 4.0 的通信技術(shù)比較（來(lái)源：Asygn）

預(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用

由于無(wú)電池技術(shù)的進(jìn)步以及對(duì)研發(fā)活動(dòng)的更加重視，預(yù)計(jì)全球無(wú)電池 RFID 傳感器市場(chǎng)將以 13.3% 的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到 2030 年達(dá)到 20.99 億美元，根據(jù)普魯多的說(shuō)法。

傳感器 IC 已經(jīng)在許多工業(yè)案例中使用——例如，用于檢測(cè)管道變形——在這些案例中，以前需要基于應(yīng)變計(jì)的傳統(tǒng)傳感器解決方案，或者根本沒(méi)有合適的解決方案。

通常，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變儀需要信號(hào)調(diào)節(jié)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和通信設(shè)備來(lái)傳輸或提供數(shù)據(jù)到 PC?，F(xiàn)在，所有必要的組件都可以組合在一個(gè)芯片中，并且可以通過(guò) UHF RFID 進(jìn)行通信。既不需要電池也不需要外部傳感器。

一個(gè)廣泛的通用案例是預(yù)測(cè)性維護(hù)，它可以預(yù)測(cè)磨損或故障，使維護(hù)技術(shù)人員能夠?qū)Ｗ⒂陉P(guān)鍵問(wèn)題，并生成大量數(shù)據(jù)以構(gòu)建預(yù)測(cè)模型。金屬上層建筑，例如橋梁和大型建筑物，是此類(lèi)技術(shù)的絕佳候選者；工作人員可以在發(fā)生災(zāi)難性故障之前進(jìn)行維修，這些故障會(huì)招致處罰，需要昂貴的維修費(fèi)用，或者在最壞的情況下會(huì)導(dǎo)致受傷。在制造時(shí)將自由功率傳感器嵌入混凝土塊中，可以實(shí)時(shí)訪問(wèn)溫度或濕度等關(guān)鍵參數(shù)，使建筑商、建筑管理人員和建筑用戶(hù)能夠隨著時(shí)間的推移監(jiān)控結(jié)構(gòu)，從而讓建筑人員高枕無(wú)憂。那些利益相關(guān)者。

重型工業(yè)設(shè)備制造商也熱衷于將這項(xiàng)技術(shù)用于檢測(cè)水力或風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用中渦輪葉片過(guò)熱等應(yīng)用。壓力傳感器也可用于工業(yè)氣瓶以防止爆炸或火災(zāi)。另一個(gè)新興案例是將芯片集成到彈性體中，例如，允許通過(guò)嵌入輪胎的壓力傳感器測(cè)量車(chē)輛重量或負(fù)載。

除了工業(yè)應(yīng)用之外，開(kāi)發(fā)人員還瞄準(zhǔn)了農(nóng)業(yè)和醫(yī)療保健領(lǐng)域的用例。嵌入閱讀器的無(wú)人機(jī)可以監(jiān)測(cè)溫室和開(kāi)闊地的溫度、濕度和光照條件?？梢栽谔镩g追蹤配備耳標(biāo)的牲畜，并監(jiān)測(cè)它們的體溫以檢測(cè)疾病。通過(guò)將 RFID 傳感器集成到假肢設(shè)備中，應(yīng)變或溫度偏差可以揭示故障，以便技術(shù)人員可以通過(guò)修復(fù)或更換有缺陷的假肢來(lái)幫助患者，以免造成問(wèn)題。

工業(yè)界已經(jīng)完全接受了物聯(lián)網(wǎng)?，F(xiàn)在的任務(wù)是使工業(yè) 4.0 解決方案更精簡(jiǎn)、更高效，以最大限度地提高投資回報(bào)率，而無(wú)電池 UHF RFID 技術(shù)正在指明道路。

——Frédéric Maricourt 是 Asygn 的銷(xiāo)售總監(jiān)。

審核編輯 黃昊宇