传感器@@+无线通信@@,物@@联网@@@@领域的天作之合@@

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软银的孙正义有过一个@@很有趣的理论@@,他认为寒武纪生命大爆发的原因之一是生物@@获得了眼睛这一@@“传感器@@”。有了眼睛之后@@,生物@@开始追逐捕食其他生物@@@@,更为重要的是@@,眼睛作为传感器@@可以收集大量的数据@@,随着数据量的增加@@,大脑的学习周期就会加快@@,进一步推动了之后的生物@@进化@@。

如今的物@@联网@@@@世界正在发生相同的事情@@,据预测@@,到@@2035年将有超过@@1万亿@@个@@@@IoT设备@@可以在云端保存传感器@@数据@@。如果真的存在寒武纪爆发@@,那么物@@联网@@@@爆发也会来临@@。

传感器@@为什么对物@@联网@@@@如此重要@@?

人们借助于眼@@、耳@@、口@@、鼻等感觉器官来从@@外界获取信息@@,但是在研究自然现象和@@生产活动@@中@@,单靠人们自身感官的功能就远远不够了@@。物@@联网@@@@传感器@@正是在这种情况下应运而生@@,可以说@@,传感器@@是人类五官的延长@@,又被称之为@@“电五官@@”。

新技术@@革命的到@@来@@,使得世界正在从@@移动互联网@@向万物@@互联的新时代过渡@@,彼时@@,不光人与@@人@@,人与@@物@@@@、物@@与@@物@@之间都能实现互联@@,由此@@产生的海量数据将会彻底改变人们的生活@@,甚至重塑整个@@商业社会@@。而这其中@@@@,以传感器@@为核心的传感技术@@是数据采集的入口@@@@,是物@@联网@@@@的神经末梢@@,是所有系统获取数据信息的唯一方式和@@手段@@,也是实现大数据分析@@的基础与@@核心@@。

从@@物@@联网@@@@的四层架构来看@@,感知层位于通信层@@、平台层和@@应用层的底部@@,也就是整个@@物@@联网@@@@金字塔的奠基@@,如果没法准确可靠的从@@物@@理实体中获得数据@@,物@@联网@@@@无异于空中楼阁@@。

目前@@,物@@联网@@@@传感器@@已经渗透到@@诸如工业生产@@、农业种植@@、商业服务等各个@@领域@@,从@@智慧城市到@@智能制造@@,从@@智慧医疗到@@智能家居@@,传感器@@早已无处不在@@。

在传统农业中@@,人们获取农田信息的方式很有限@@,主要是通过人工测量@@,不但不够及时@@、精确@@,还会消耗大量的人力@@。例如@@,人们从@@很早就注意到@@了二氧化碳浓度@@、温湿度对食用菌等温室作物@@生长的影响@@,但基本沿用老办法@@,让工作人员每天去每个@@大棚里用检测仪检测二氧化碳浓度@@,然后开启风机@@,打开侧窗@@、天窗@@。但是现在@@,通过使用无线传感网@@络可以有效快速获取精确@@的作物@@环境和@@作物@@信息@@,如果能进一步将系统与@@天窗@@@@、风机等产生联动@@,将大大节省人力@@,提高效率@@。此外@@,在监视农作物@@灌溉情况@@、土壤空气变化@@、畜禽舍环境状况以及大面积的地表检测等方面@@,传感技术@@正在发挥着越来越重要的作用@@。

在工业领域@@,工业传感器@@技术@@已成为各工业企业在高新技术@@发展方面争夺的一个@@制高点@@。据相关机构预测@@,到@@2020年工业传感器@@市场规模将达@@308亿@@。自动化生产过程中@@,传感器@@更是必不可缺的基础元器件@@,制造商要用各种传感器@@来监视和@@控制生产过程中的各个@@参数@@,使设备@@工作在正常状态或最佳状态@@,保障产品达到@@最好的质量@@。而且如果能进一步将传感器@@技术@@和@@物@@联网@@@@平台技术@@结合@@,还可能在设备@@出现故障之前就提前发现问题@@,这即是所谓的@@“预测性维护@@”,由此@@,制造商可以从@@被动服务变成主动服务@@,并由此@@开拓以服务为中心的新商业模式@@。

在智能家居等商业领域@@,传感器@@同样发挥着巨大的作用@@。理想情况下@@,智能互联的家居应该能够想人们所想@@,感人们所感@@,不用人们手动操控就自己做出一些明智决策@@。比如@@,热红外传感器@@可以检测到@@人体的存在@@,当我们在看电视的时候@@,离开电视机三分钟后@@,传感器@@检测不到@@人体了@@,电视机就自动进入休眠状态@@,再过两分钟要还没有人@@,就可以自动关机了@@。同理@@,传感器@@也可以在智能空调中起到@@作用@@,它能判断人在屋内的位置@@,并把空调的风向转向相应的对象@@。家庭安防也离不开传感器@@@@,在家里安装一个@@超声波传感器@@后@@,一旦有人进来@@,整个@@超声波波形发生改变@@,接受器就会及时发出警报@@。

“物@@联天下@@、传感先行@@”已经成为当今物@@联网@@@@行业的普遍共识@@。随着物@@联网@@@@向各个@@垂直行业进一步深入拓展@@,传感器@@行业将随之被引爆@@。万亿@@级别的物@@联网@@@@市场规模意味着传感器@@市场的巨大前景@@,这对村田@@制作所这样@@的公司来说@@,即是机遇@@,亦是挑战@@。

物@@联网@@@@时代对传感器@@的发展要求@@

从@@19世纪@@60年代诞生至今@@,传感器@@的历史已经有@@150余年了@@,在移动互联网@@时代@@,手机的普及促进了传感器@@的极大发展@@,但也决定了很多类型的传感器@@是专为手机而设计的@@。物@@联网@@@@时代的@@“物@@”在对传感和@@连接的需求上与@@手机有很大的差别@@,所以也对传感技术@@提出了更多@@、更高的要求@@。总结来说@@,传感器@@在朝着高精度@@@@、小型化@@、低@@功耗@@、智能化@@等方向进化@@。

1.高精度@@、高质量@@

如果传感器@@收集的数据信息出错@@,那么相当于从@@源头上出错@@,后面一切数据的传输@@、分析@@、应用也就没了意义@@,所以传感器@@的精度和@@质量是保障物@@联网@@@@愿景的一道重要基线@@。想象一下@@,如果一辆智能网@@联汽车传感器@@的精度和@@质量不达标@@,这就意味着在意外情况发生的那几毫秒内系统无法做出正确决策@@,从@@而严重威胁驾驶员的安全@@。

而村田@@可靠的元器件和@@解决方案@@,则可以在车辆网@@时代为司机提供更加安心的驾驶体验@@。全中国超过百分之七十的汽车都采用了村田@@的超声波传感器@@@@,这些超声波传感器@@主要用在测距@@,它可以精确@@的探测到@@目标与@@设备@@之间的距离@@,实时反馈信号@@,防止意外的发生@@。

2.小型化@@

随着以智能手机为中心的移动设备@@向多功能@@、高性能化发展@@,要求电路板内的部件数量更多@@、体积更小@@。因此@@,传感器@@正在逐渐采用集成化技术@@@@,以实现高性能化和@@小型化@@@@。集成温度传感器@@@@、集成压力传感器@@等早已被广泛使用@@,今后将有更多集成传感器@@被开发出来@@。

村田@@制作所推出了一款@@AMR传感器@@,能够帮助客户大大腾出有效空间@@@@。该传感器@@是一种利用根据从@@特定方向来的磁场的强度所产生磁阻值@@变化制成的磁传感器@@@@@@,主要应用于手机和@@笔记本电脑@@、检测冰箱和@@门的开闭@@,以及检测智能仪表的旋转灯方面@@。目前@@,为了检测立体空间@@的磁场必须组合复数@@(3~6个@@)磁传感器@@@@,村田@@制作所通过和@@日本电气株式会社@@(NEC)的技术@@结合@@,成功的完成了@@360度全方位同感度磁场检测传感器@@的开发@@,在同样情况下@@,只要一个@@就能起到@@组合磁传感器@@@@相同的作用@@。


3.低@@功耗@@

手机上的微博@@、微信@@、视频@@、游戏@@,都是电量消耗的大户@@,我们也早已习惯了每天充电@@、出远门充电宝不离身的日子@@,但你能想象假如烟雾报警器@@、智能摄像头等互联设备@@也需要天天调换电池会是怎样一种蹩脚的情景吗@@?和@@手机不同@@,很多物@@联网@@@@设备@@地处人们不常接触的区域@@,所以对功耗有极致的要求@@,从@@而决定了传感器@@的功耗也要很低@@@@,否则运营成本太高@@。

众所周知@@,气压传感器@@普遍具有易受环境温度影响@@,导致气压数据漂移的问题@@。鉴于此@@,村田@@推出了一款高精度@@@@、低@@功耗@@、高温度稳定性的气压传感器@@@@;结合静电容量型@@MEMS技术@@,大大改良了新型气压传感器@@对温度漂移的性能@@,使其几乎完全可以不受到@@影响的情况下取得正确的数据@@;另一方面提升了新型传感器@@的降低@@其噪声水平@@(0.5Parms),充分实现其高精度@@数据检测@@;同时又实现了@@“低@@功耗@@”,通过采用静电容量型@@,可以为装载设备@@的节能作出贡献@@。

4.智能化@@

随着互联设备@@的激增@@,数据呈现爆炸式增长@@,中心化的云端已经@@“不堪重负@@”,更重要的是@@,对于智能制造或智慧交通等应用场景@@,云端分析@@的延迟会使数据价值@@呈现@@“断崖式@@”下跌@@,于是@@,边缘智能开始兴起@@。

传感器@@是很好的边缘节点@@,用嵌入式技术@@将传感器@@与@@微处理器集成为一体@@,使其成为具有环境感知@@、数据处理@@、智能控制与@@数据通信功能的智能数据终端设备@@@@,这就是所谓的智能传感器@@@@。这种传感器@@具有自学习@@、自诊断和@@自补偿能力@@、复合感知能力以及灵活的通信能力@@。这样@@,传感器@@在感知物@@理世界的时候反馈给物@@联网@@@@系统的数据就会更准确@@,更全面@@,达到@@精确@@感知的目的@@。

传感器@@和@@无线通信@@技术@@的结合@@

传感器@@采集到@@的数据之后该怎么办@@?当然是要进一步将数据传输到@@平台@@,进行分析@@和@@应用@@,这其中@@,通信网@@络是数据传输的管道@@。除了传感器@@@@,在无线通信@@领域村田@@也有很多产品@@,比如@@村田@@@@2.4GHz的通讯模块@@早已在各行各业扮演着举足轻重的角色@@,从@@手机内的@@Wi-Fi模块@@,到@@汽车内使用的蓝牙模块@@@@,再到@@智能家居涉及到@@的@@ZigBee模块@@,村田@@将传感器@@和@@无线通信@@结合起来@@,为客户提供场景化的整体解决方案@@。

但传统的广域无线网@@络连接解决方案@@(2G GSM/3G WCDMA/4G LTE)对很多现有的物@@联网@@@@用例来说都是@@“杀鸡用了宰牛刀@@”,一个@@井盖或一个@@水表并不需要每天发送大量的数据@@,它们需要的是适合于它们的物@@联网@@@@连接@@,这就是低@@功耗@@广域网@@@@(LPWAN)近年来如此蓬勃发展的主要原因@@。

LPWAN领域最重要的两种技术@@莫过于基于授权频谱的@@NB-IoT和@@基于非授权频谱的@@LoRa,这些技术@@具有低@@功耗@@@@、广覆盖@@、大连接@@、低@@带宽@@、低@@成本的典型特点@@,特别适合包括抄表@@、停车在内的物@@联网@@@@典型应用场景@@。

村田@@对@@LPWAN市场的高速增长十分重视@@,并在该领域抢得先机@@。

例如@@在我国中西部地区@@,畜牧业发达@@,但由于地广人稀@@,很难对牛羊等畜牧资产进行有效的管理@@。传统的方法是依靠人力进行牛羊管理@@,其弊端十分明显@@:需要非常有经验的人才可以进行畜牧管理@@,另外牛羊等畜牧资产的丢失也是目前@@十分棘手的问题@@,LoRa技术@@的出现则可以大大改善目前@@的情况@@。当用户使用了装载有村田@@@@LoRa模块@@的定位器之后@@,就可以进行远距离的畜牧管理@@,不用担心畜牧资产的丢失@@,不仅提高了可靠性@@,也大大降低@@了人力成本@@,同时配合其低@@功耗@@的特点@@,可以长时间使用@@,降低@@成本及维护费用@@。

村田@@LoRa模块@@

 

图@@:村田@@LoRa模块@@

紧跟技术@@潮流@@,定位市场痛点是村田@@一直以来努力的方向@@。未来@@,村田@@将在先进的传感器@@及无线通信@@领域继续不断创新@@,全力支持中国物@@联网@@@@技术@@的发展@@。

文章来源@@:全球物@@联网@@@@观察@@

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