无电池 UHF RFID 设备有望实现更精简的工业物联网

物联网应用的急剧扩展已经引发了一些问题与为物联网设备供电的电池有关。

根据 Prudour 研究人员 2020 年的一份报告，到 2025 年，消费者和工业物联网市场预计将达到 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 RAIN RFID 联盟采用的方法等 UHF RFID 技术发挥作用的地方。

RAIN 既是一个行业联盟，很像蓝牙 SIG 和 Wi-Fi 联盟，也是一项技术。正如该联盟网站上所述，首字母缩略词 RAIN（用于 RAdio-frequency IdentificatioN）“旨在表示 UHF RFID 与云之间的链接，在那里可以通过互联网存储、管理和共享基于 RFID 的数据。 RAIN RFID 解决方案使用阅读器来读写带标签的物品、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已导致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。与现有的有源标签、条码等识别技术相比，无源RFID标签不需要自己的电源，不需要视线即可操作。

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，并且可以将获取的数据传输到传统的 RAIN RFID 阅读器，范围为 5 到 10 米.

不需要特殊的硬件/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。对用户而言，其优势在于不需要特殊的硬件或软件来获取和处理测量值。目前市场上可用的阅读器可以捕获和解释来自芯片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，从灵活的标签到硬标签。经典封装版本，如集成传感器 IC 的 QFN，即使在恶劣的环境中也适用。

工业 4.0 通信技术对比（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% 的复合年增长率扩大，到 2030 年将达到 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，检测管道变形——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，标准应变计需要信号调节电路、模数转换器和通信设备来将数据传输或提供到 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。

一个广泛的通用用例是预测性维护，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，如桥梁和大型建筑物，是此类技术的绝佳选择；工作人员可以在发生灾难性故障之前进行维修，否则会招致罚款、需要昂贵的维修费用，或者在最坏的情况下会导致人员受伤。在制造时将自由功率传感器嵌入混凝土砌块中，可以实时访问温度或湿度等关键参数，从而使建筑商、建筑经理和建筑用户能够随着时间的推移监控结构，从而让人们高枕无忧那些利益相关者。

重工业设备制造商也热衷于将该技术用于诸如检测水力或风能应用中涡轮叶片过热的应用。压力传感器还可用于工业气瓶，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，通过嵌入轮胎的压力传感器测量车辆重量或负载。

将自由功率传感器嵌入混凝土中，可以实时访问关键参数，以便随着时间的推移监测结构。 （来源：Asygn）

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。可以在现场跟踪装有耳标的牲畜，并可以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，以便技术人员可以在故障假肢引起问题之前通过维修或更换来帮助患者。

业界已经完全接受物联网。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，无电池 UHF RFID 技术正在指明方向。

——Frédéric Maricourt 是 Asygn 的销售总监。

>> 本文最初发表在我们的姊妹网站 EE时代欧洲。