UHF RFID為更精簡(jiǎn)、更高效的工業(yè)4.0指明了方向

根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Prudour的研究人員在2020年的一份報(bào)告，到2025年，消費(fèi)者和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)總和預(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)展帶來了一些與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電電池相關(guān)的問題，這不僅僅是在可持續(xù)性和環(huán)境保護(hù)方面，而且也是在可預(yù)測(cè)性和成本方面。

因此，工業(yè)4.0開發(fā)人員希望實(shí)現(xiàn)無(wú)電池解決方案。這就是RAIN RFID聯(lián)盟采用的UHF RFID技術(shù)發(fā)揮作用的地方。

RAIN既是一個(gè)行業(yè)聯(lián)盟，類似于SIG藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟和Wi-Fi聯(lián)盟，也是一種技術(shù)。正如RAIN聯(lián)盟官網(wǎng)所述，從RAdio-frequency IdentificatioN字幕縮略詞而來的RAIN聯(lián)盟“旨在連接UHF RFID和云，通過互聯(lián)網(wǎng)存儲(chǔ)、管理和共享基于RFID的數(shù)據(jù)。RAIN RFID解決方案使用閱讀器讀取和寫入標(biāo)簽、管理數(shù)據(jù)并采取相應(yīng)行動(dòng)”。該聯(lián)盟歡迎任何對(duì)無(wú)源UHF RFID感興趣的組織。

如今的制造系統(tǒng)使用RFID標(biāo)簽中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)更靈活、更高效的定制產(chǎn)品。RFID技術(shù)在工廠車間的應(yīng)用已促進(jìn)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”流程做出了卓越的貢獻(xiàn)。與現(xiàn)有的有源標(biāo)簽和條形碼等識(shí)別技術(shù)相比，無(wú)源RFID標(biāo)簽不需要自己的電源，也不需要直視線來操作。

由于這是一項(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)镽AIN RFID所需的智能傳感設(shè)備的解決方案。這些IC系列可以完全無(wú)源地測(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)?至10米范圍內(nèi)的傳統(tǒng)RAIN RFID閱讀器。

不需要特殊的硬件/軟件

從芯片到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸僅需幾毫秒，完全符合當(dāng)前的EPC Gen2協(xié)議。對(duì)用戶而言，其優(yōu)勢(shì)在于不需要特殊的硬件或軟件來獲取和處理測(cè)量值。目前市場(chǎng)上可用的閱讀器可以捕獲和解碼來自芯片的數(shù)據(jù)并將其傳輸?shù)礁咭患?jí)的系統(tǒng)。例如，當(dāng)將基于芯片的標(biāo)簽集成到物流應(yīng)用中時(shí)，資產(chǎn)ID和EPC編號(hào)可以與傳感器數(shù)據(jù)一起捕獲。

inlay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。集成傳感器IC的經(jīng)典封裝版本，如表面貼裝型封裝之一QFN，即使在惡劣環(huán)境中也適用。

工業(yè)4.0使用的通信技術(shù)對(duì)比(來源：Asygn)

預(yù)測(cè)性維護(hù)應(yīng)用

Prudour表示，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，全球無(wú)電池RFID傳感器市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以13.3%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2030年將達(dá)到20.99億美元。

傳感器IC已經(jīng)在許多工業(yè)案例中得到應(yīng)用。例如，在檢測(cè)管道變形時(shí)，以前需要基于應(yīng)變計(jì)的傳統(tǒng)傳感器解決方案，或者根本沒有合適的解決方案。

通常，標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變計(jì)需要信號(hào)調(diào)節(jié)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和通信設(shè)備來將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C。現(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UHF RFID進(jìn)行通信。既不需要電池，也不需要外部傳感器。

此技術(shù)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，使技術(shù)維護(hù)人員能夠?qū)Ｗ⒂陉P(guān)鍵問題，并生成大量數(shù)據(jù)以構(gòu)建預(yù)測(cè)模型。像橋梁和大型建筑物這樣的金屬上層建筑，是此類技術(shù)應(yīng)用的絕佳選擇;工作人員可以在災(zāi)難性故障發(fā)生之前進(jìn)行維修，以免招致罰款、支付昂貴的維修費(fèi)用，或?qū)е氯藛T受傷。

在混凝土砌塊制造過程中，將自由功率傳感器嵌入其中，可以實(shí)時(shí)訪問溫度或濕度等關(guān)鍵參數(shù)，從而使建筑商、建筑經(jīng)理和建筑用戶等建筑的利益相關(guān)者能夠隨時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)，從而高枕無(wú)憂。

重工業(yè)設(shè)備制造商也熱衷于將該技術(shù)用于水電或風(fēng)力發(fā)電應(yīng)用中的渦輪葉片過熱檢測(cè)等領(lǐng)域。壓力傳感器還可用于工業(yè)氣瓶，以防止爆炸或火災(zāi)。另一個(gè)新興應(yīng)用是將芯片集成到彈性體中，例如，通過嵌入輪胎中的壓力傳感器測(cè)量車輛重量或負(fù)載。

自由功率傳感器(來源：Asygn)

除了工業(yè)應(yīng)用之外，開發(fā)人員還瞄準(zhǔn)了農(nóng)業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。攜帶閱讀器的無(wú)人機(jī)可以監(jiān)測(cè)溫室和露天場(chǎng)地的溫度、濕度和光照條件;可以在現(xiàn)場(chǎng)跟蹤裝有耳標(biāo)的牲畜，并監(jiān)測(cè)它們的體溫以檢測(cè)疾病;通過將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，這樣技術(shù)人員就可以幫助患者修復(fù)或更換有缺陷的假肢，以免造成問題。

如今行業(yè)已經(jīng)完全認(rèn)可了物聯(lián)網(wǎng)。現(xiàn)今的任務(wù)是要讓工業(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)則為我們指明了方向。