根據(jù)Prudour研究人員2020年發(fā)表的一份報告，到2025年，消費和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場總共預計將達到11.1萬億美元。物聯(lián)網(wǎng)應用的急劇擴張已經(jīng)引發(fā)了一些與物聯(lián)網(wǎng)設備中電池相關的問題——不僅表現(xiàn)在可持續(xù)性和環(huán)境保護方面，而且表現(xiàn)在可預測性和成本方面。因此，工業(yè)4.0開發(fā)人員開始尋求無電池的解決方案，這正是UHF RFID技術(如RAIN RFID聯(lián)盟采用的方法)發(fā)揮作用的地方。
RAIN既是一個行業(yè)聯(lián)盟，類似于藍牙SIG和Wi-Fi聯(lián)盟，也是一項技術。正如該聯(lián)盟網(wǎng)站上所寫的那樣，首字母縮略詞RAIN(全稱是RAdio-frequency IdentificatioN)“旨在表示UHF RFID與云之間的鏈接，在那里可以通過互聯(lián)網(wǎng)存儲、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打過標簽的物品、管理那些數(shù)據(jù)并執(zhí)行動作?！痹撀?lián)盟的成員資格對任何有志于無源UHF RFID的組織開放。
今天的制造系統(tǒng)使用存儲在RFID標簽中的數(shù)據(jù)來實現(xiàn)更靈活、更高效的定制產(chǎn)品。RFID技術在工廠車間的應用則促成了更高水平的自動化和標準化，并為現(xiàn)代供應鏈的“精益生產(chǎn)”流程做出了廣泛貢獻。與現(xiàn)有的有源標簽、條碼等識別技術相比，無源RFID標簽不需要自己供電，也不要求可視化操作。
由于它是一項新興技術，至今仍很少有利益相關者能夠提供相應的解決方案將無源RFID芯片轉(zhuǎn)變?yōu)镽AIN RFID所需的智能傳感器件。這些IC系列器件可以完全無源地測量溫度、濕度、運動、環(huán)境光、電氣連續(xù)性和材料延展性等參數(shù)，無需額外的組件，并且可以將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?至10米范圍內(nèi)的傳統(tǒng)RAIN RFID閱讀器。
不需要專門的硬件/軟件
從芯片到閱讀器的數(shù)據(jù)傳輸時間僅需幾毫秒，并且完全符合當前的EPC Gen2協(xié)議。對用戶來說優(yōu)勢在于無需專門的硬件或軟件即可獲取和處理測量值。目前市場上已有的閱讀器就可以捕獲和解釋來自芯片的數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)到更高級別的系統(tǒng)。舉例來說，當將基于芯片的標簽集成到物流應用中時，資產(chǎn)ID和EPC編號可以與傳感器數(shù)據(jù)一起被捕獲。
Inlays可轉(zhuǎn)換成從靈活的標簽到硬標簽的多種轉(zhuǎn)發(fā)器格式。帶一體化傳感器IC的QFN等經(jīng)典封裝版本甚至適用于惡劣的環(huán)境。
表1：工業(yè)4.0通信技術的比較(來源：Asygn)。
預測性維護應用
由于無電池技術的進步以及對研發(fā)活動的更加重視，全球無電池RFID傳感器市場預計將以13.3%的復合年增長率增長，至2030年將達到20.99億美元，Prudour表示。
傳感器芯片已經(jīng)應用于許多工業(yè)案例中，例如檢測管道變形，以前這種情景需要基于應變計的傳統(tǒng)傳感器解決方案，或者根本沒有合適的解決方案。
通常，一個標準的應變計需要信號調(diào)節(jié)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和通信器件來將數(shù)據(jù)傳輸或提供給PC?，F(xiàn)在，所有必要的組件都可以整合進一個芯片中，并且可以通過UHF RFID進行通信，既不需要電池也不需要外部傳感器。
預測性維護則是一個廣泛且通用的案例，它可以預測磨損或故障，使維護技術人員能夠?qū)Ｗ⒂陉P鍵問題，并通過生成大量數(shù)據(jù)來構建預測性模型。諸如橋梁和大型建筑物等金屬上層建筑是此類技術的絕佳選擇；工作人員可以在發(fā)生災難性故障之前就進行維修，不然這些故障會導致經(jīng)濟處罰或昂貴的維修費用，甚至在最壞的情況下會導致人員受傷。在制造時將無電源的傳感器嵌入混凝土砌塊中可以實時獲取溫度或濕度等關鍵參數(shù)，從而使建筑商、建筑經(jīng)理和建筑用戶能夠隨著時間的推移連續(xù)監(jiān)控結構，讓那些利益相關者得以高枕無憂。
重工業(yè)設備制造商也熱衷于將該技術用于諸如檢測水力或風能設備中渦輪葉片過熱等應用。壓力傳感器還可用于檢測工業(yè)氣瓶以防止爆炸或火災。另一個新興案例是將芯片集成進彈性體中，例如通過嵌入在輪胎內(nèi)的壓力傳感器測量車輛重量或負載。
圖2：將無需供電的傳感器嵌入混凝土中可實現(xiàn)關鍵參數(shù)的實時訪問，以便長時間連續(xù)監(jiān)測結構的變化。(來源：Asygn)
除了工業(yè)應用之外，開發(fā)人員還瞄準了農(nóng)業(yè)和醫(yī)療保健領域的用例。嵌入閱讀器的無人機可以監(jiān)測溫室和露天場地的溫度、濕度和光照條件，可以現(xiàn)場跟蹤裝有耳標的牲畜，并通過監(jiān)測它們的體溫來檢測疾病。將RFID傳感器集成到假肢設備后，通過測量應變或溫度偏差就能揭示醫(yī)療器件故障，以便技術人員在故障假肢引起問題之前通過修理或更換有缺陷的假肢來幫助到患者。
業(yè)界已經(jīng)完全接受物聯(lián)網(wǎng)。現(xiàn)在的任務是使工業(yè)4.0解決方案更精簡、更高效，以最大限度地提高投資回報率，而無電池UHF RFID技術為我們指明了正確的方向。
