引言： 借助于能量收集模塊、無線傳輸模塊等技術(shù)“多重突破”，能量采集無線技術(shù)將應(yīng)用大幅拓寬。

　　有一種技術(shù)，在樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域可減少50,000,000個(gè)電池;可節(jié)省幾萬千米線纜的鋪設(shè)，意味著減少了1萬多噸的CO2排放，什么技術(shù)這么“友好”?這就是能量采集無線技術(shù)。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，能量采集無線技術(shù)在樓宇自動(dòng)化、智能家居等領(lǐng)域不斷攻城拔寨，讓開關(guān)、傳感器、執(zhí)行器真正實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保。隨著自身技術(shù)的不斷提升以及物聯(lián)網(wǎng)的深入應(yīng)用，這一技術(shù)也開始步入“新”車道。

　　煥發(fā)“新”生

　　能量采集來源分為四個(gè)主要范疇：電動(dòng)力(電磁能和機(jī)械能)、光能、熱能(溫差能)與壓電。雖然能量采集技術(shù)問世也有十幾年了，但其發(fā)展并不如預(yù)期那么理想。

　　德州儀器(TI)電池管理產(chǎn)品市場(chǎng)及應(yīng)用經(jīng)理文司華對(duì)此介紹說，能量采集近兩年來仍未有突破性發(fā)展，能量采集器格局和性能沒有根本改變，最大原因是收集到的能量仍然不能滿足應(yīng)用要求。雖然無線模組中應(yīng)用處理器的功耗在持續(xù)下降，但實(shí)際上消耗的總能耗沒有顯著下降，因而只能以降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈g隔妥協(xié)。但他也隨之指出，尋找應(yīng)用在低頻數(shù)據(jù)上傳的產(chǎn)品是一方向。

　　在低頻領(lǐng)域耕耘多年的德國(guó)易能森(EnOcean)對(duì)此相對(duì)樂觀。EnOcean中國(guó)區(qū)市場(chǎng)經(jīng)理林?，撝赋?，雖然這一技術(shù)要考慮的硬件指標(biāo)包括轉(zhuǎn)換效率、能量以及PMIC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、效率、最大能量擷取等等，在價(jià)格上要考慮認(rèn)證成本、方案成本等，相對(duì)傳統(tǒng)器件成本還是居高難下。但隨著能量采集技術(shù)的升級(jí)，傳感器、MCU、RF等器件功耗的不斷降低，以及電源管理IC的突破，能量采集技術(shù)市場(chǎng)將日益攀升。

　　而市場(chǎng)的數(shù)據(jù)也佐證了它的潛力。據(jù)市場(chǎng)研究公司IDTechEx指出，能量采集市場(chǎng)正出現(xiàn)越來越多刺激成長(zhǎng)的因素，在未來5年內(nèi)開始顯著成長(zhǎng)。IDTechEx預(yù)測(cè)，2015年全球能量采集元件市場(chǎng)將出貨4120萬個(gè)單元，達(dá)到12.85億美元的市場(chǎng)規(guī)模，這一數(shù)字將在2020年增加到出貨1.357億個(gè)單元，市場(chǎng)規(guī)模也成長(zhǎng)至32.9億美元。

　　這一動(dòng)力一方面來自于技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，以及更多的IC公司加強(qiáng)投入與研發(fā)步伐，包括易能森、TI、ADI、凌力爾特等;另一方面來自于物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，對(duì)無線傳感器、執(zhí)行器的需求看漲。很多公司現(xiàn)在都很有動(dòng)力去開發(fā)更有效的能量收集芯片和系統(tǒng)，不管是可能使用動(dòng)能模式的植入式醫(yī)療設(shè)備，或是支撐傳感器運(yùn)行的光能模組，能量采集市場(chǎng)將煥發(fā)“新”活力。

　　拓寬價(jià)值

　　顯然這一技術(shù)需要能量采集模塊、無線通信技術(shù)和超低功耗芯片組的“全力配合”，在這一領(lǐng)域耕耘十多年的EnOcean已然先下一城。林?，摻榻B說，其殺手锏主要在于三種核心技術(shù)的完美融合：一是高精度的能量采集模組，包括機(jī)械能、光能、溫差能。二是高質(zhì)量的無線通信技術(shù)，基于國(guó)際無線標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 14543-3-1X，在1GHz以下，不同國(guó)家有不同的頻段，具有超強(qiáng)的抗干擾能力，通過重復(fù)發(fā)送多個(gè)信號(hào)以及加密功能，保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性。三是超低功耗的芯片組，實(shí)現(xiàn)功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)，可以組網(wǎng)并且支持中繼等功能。

　　所有基于EnOcean技術(shù)的產(chǎn)品之間互相兼容，使得基于EnOcean的智能系統(tǒng)可互操作、易拓展。此外，作為開放協(xié)議，易能森EnOcean無線技術(shù)可并入使用TCP/IP、WiFi、GSM、Modbus KNX、Dali、BACnet 或 LON等無線和有線系統(tǒng)。

　　值得一提的是，EnOcean能在能量采集無線市場(chǎng)占據(jù)重要地位，離不開EnOcean聯(lián)盟成員的大力支持。目前該聯(lián)盟成員在全球擁有西門子、ABB、GE、施耐德、霍尼韋爾、歐司朗、德州儀器、羅姆等超過400家成員，市場(chǎng)上有超過1500種基于EnOcean的產(chǎn)品。

　　成熟全面的開發(fā)環(huán)境(包括無源無線開關(guān)模塊、傳感器模塊、網(wǎng)關(guān)模塊以及開發(fā)套件和編程板)、強(qiáng)大的技術(shù)支持和100%的產(chǎn)品兼容性，讓EnOcean在全球眾多樓宇自控和智能家居產(chǎn)業(yè)中斬獲豐實(shí)。

　　但隨著市場(chǎng)需求的變化，EnOcean也在轉(zhuǎn)變思路，以跟隨市場(chǎng)的節(jié)拍起舞。林海瑩表示，除了1GHz技術(shù)之外，EnOcean也在拓展2.4GHz領(lǐng)域的合作與開發(fā)。比如與ZigBee聯(lián)盟拓展合作，推出了兼容ZigBee GREENPOWER標(biāo)準(zhǔn)的能量采集無線模塊，后續(xù)將推出兼容ZigBee3.0的能量采集無線通信模塊，從而讓更多的消費(fèi)電子廠商能在全球銷售更廣泛的產(chǎn)品。此外，也在加強(qiáng)與藍(lán)牙聯(lián)盟合作，但這還涉及配對(duì)及功耗問題，正在著力解決。

　　全面升級(jí)

　　能量采集無線技術(shù)在經(jīng)過多年的發(fā)展后，也開始面臨新的技術(shù)S形曲線，帶來的挑戰(zhàn)就是能否成功地在拐點(diǎn)實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)換。

　　林海瑩表示，易能森一方面在致力于開發(fā)新的能量收集模組，將推出新的機(jī)械能(動(dòng)能)轉(zhuǎn)換器，可將氣體、液體流動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能，而這一突破將助力智能抄表領(lǐng)域。新的光能轉(zhuǎn)換器也會(huì)有很大的改進(jìn)，將使太陽能板的尺寸更小，而轉(zhuǎn)換效率更高。再加上能量存儲(chǔ)效率的提升，由室內(nèi)光能供電的設(shè)備在充滿電后，有望在完全暗黑的條件下正常工作幾個(gè)月甚至一年。目前溫差能已成熟的應(yīng)用是利用金屬兩端的溫差，它的利用還處在較為初級(jí)，未來的一個(gè)研發(fā)方向是采集白天與夜晚間的溫度差，為室外應(yīng)用供能。

　　另一方面，在著力拓展室外的遠(yuǎn)距離通信，目前短距離無線通信技術(shù)在空曠的室外能傳輸300米-500米，而下一代自供能無線通信技術(shù)可實(shí)現(xiàn)10多倍的傳輸距離，可達(dá)5公里，實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)除了能量采集模組的精進(jìn)外，射頻技術(shù)和無線模組也需要改進(jìn)，包括傳輸更少數(shù)據(jù)、間隔更長(zhǎng)、FSK調(diào)制更快等，無線模組用的組件更高精度和更高靈敏度等，從而實(shí)現(xiàn)室外的遠(yuǎn)距離傳輸。

　　借助于“多重突破”，能量采集無線通信技術(shù)也將大大拓展其應(yīng)用，將被應(yīng)用于生活的方方面面，包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、森林防火、智慧城市管理、醫(yī)療護(hù)理行業(yè)等，開啟新的從“小眾”到“大眾”之旅。林海瑩舉例說，NTT今年4月已在日本發(fā)布了基于EnOcean遠(yuǎn)距離能量采集無線技術(shù)的農(nóng)業(yè)用傳感解決方案。另外，NTT在日本當(dāng)?shù)仉娨暸_(tái)也播出了這套方案在草莓地的應(yīng)用情況。

　　在能量收集無線技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域已然呈現(xiàn)出諸多變化，然而這終需要全產(chǎn)業(yè)鏈的“共同作戰(zhàn)”，未來將會(huì)助力行業(yè)打造出壽命超長(zhǎng)或是根本不需外接能量支撐的傳感器、執(zhí)行器等。5月19-21日即將舉辦的全國(guó)首個(gè)物聯(lián)網(wǎng)芯片技術(shù)與應(yīng)用方案大展—2016深圳(國(guó)際)集成電路技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用展(2016CICE)，將有一大波新興技術(shù)與應(yīng)用“意外”亮相，讓我們一起更好地?fù)肀锫?lián)網(wǎng)的到來吧。