无电池 UHF RFID 设备有望实现更精简的工业物联网

根据 Prudour 研究人员的 2020 年报告，到 2025 年，消费者和工业物联网市场的总规模预计将达到 11.1 万亿美元。物联网应用的急剧扩张已经引发了一些与为物联网设备供电的电池相关的问题——不仅在可持续性和环境保护方面，而且从可预测性和成本的角度来看。因此，工业 4.0 开发人员正在寻求实现无电池解决方案。这就是 UHF RFID 技术（如 RAIN RFID 联盟所采用的方法）发挥作用的地方。

RAIN 既是一个行业联盟，就像蓝牙 SIG 和 Wi-Fi 联盟一样，也是一项技术。正如联盟网站上所述，首字母缩略词 RAIN（用于射频识别）“旨在表示 UHF RFID 与云之间的链接，基于 RFID 的数据可以通过互联网进行存储、管理和共享。RAIN RFID 解决方案使用阅读器来读取和写入带标签的物品、管理数据并采取行动。” 该联盟的成员资格对任何对无源 UHF RFID 感兴趣的组织开放。

当今的制造系统使用存储在 RFID 标签中的数据来实现更灵活、更高效的定制产品。RFID技术在工厂车间的应用带来了更高水平的自动化和标准化，并为现代供应链的“精益”流程做出了广泛贡献。与有源标签和条形码等成熟的识别技术相比，无源RFID标签不需要自己的电源，也不需要视线来操作。

由于它是一项新兴技术，如今很少有利益相关者能够提供将无源 RFID 芯片转变为 RAIN RFID 所需的智能传感设备的解决方案。这些 IC 系列可以完全被动地测量温度、湿度、运动、环境光、电气连续性和材料延展性等参数，无需额外的组件，并且可以将采集的数据传输到 5 到 10 米范围内的传统 RAIN RFID 阅读器.

无需特殊的硬件/软件

从芯片到阅读器的数据传输仅需几毫秒，并且完全符合当前的 EPC Gen2 协议。用户的优势是不需要特殊的硬件或软件来获取和处理测量值。目前市场上的阅读器可以捕获和解释芯片中的数据，并将其转发到更高级别的系统。例如，在将基于芯片的标签集成到物流应用中时，可以将资产 ID 和 EPC 编号与传感器数据一起捕获。

嵌体可转换为多种转发器格式，从柔性标签到硬标签。经典封装版本，例如带有集成传感器 IC 的 QFN，即使在恶劣的环境中也适用。

用于工业 4.0 的通信技术比较（来源：Asygn）

预测性维护应用

由于无电池技术的进步以及对研发活动的更加重视，预计全球无电池 RFID 传感器市场将以 13.3% 的复合年增长率增长，到 2030 年达到 20.99 亿美元，根据普鲁多的说法。

传感器 IC 已经在许多工业案例中使用——例如，用于检测管道变形——在这些案例中，以前需要基于应变计的传统传感器解决方案，或者根本没有合适的解决方案。

通常，标准应变仪需要信号调节电路、模数转换器和通信设备来传输或提供数据到 PC。现在，所有必要的组件都可以组合在一个芯片中，并且可以通过 UHF RFID 进行通信。既不需要电池也不需要外部传感器。

一个广泛的通用案例是预测性维护，它可以预测磨损或故障，使维护技术人员能够专注于关键问题，并生成大量数据以构建预测模型。金属上层建筑，例如桥梁和大型建筑物，是此类技术的绝佳候选者；工作人员可以在发生灾难性故障之前进行维修，这些故障会招致处罚，需要昂贵的维修费用，或者在最坏的情况下会导致受伤。在制造时将自由功率传感器嵌入混凝土块中，可以实时访问温度或湿度等关键参数，使建筑商、建筑管理人员和建筑用户能够随着时间的推移监控结构，从而让建筑人员高枕无忧。那些利益相关者。

重型工业设备制造商也热衷于将这项技术用于检测水力或风力发电应用中涡轮叶片过热等应用。压力传感器也可用于工业气瓶以防止爆炸或火灾。另一个新兴案例是将芯片集成到弹性体中，例如，允许通过嵌入轮胎的压力传感器测量车辆重量或负载。

 

 

除了工业应用之外，开发人员还瞄准了农业和医疗保健领域的用例。嵌入阅读器的无人机可以监测温室和开阔地的温度、湿度和光照条件。可以在田间追踪配备耳标的牲畜，并监测它们的体温以检测疾病。通过将 RFID 传感器集成到假肢设备中，应变或温度偏差可以揭示故障，以便技术人员可以通过修复或更换有缺陷的假肢来帮助患者，以免造成问题。

工业界已经完全接受了物联网。现在的任务是使工业 4.0 解决方案更精简、更高效，以最大限度地提高投资回报率，而无电池 UHF RFID 技术正在指明道路。

——Frédéric Maricourt 是 Asygn 的销售总监。

审核编辑 黄昊宇