物聯(lián)網(wǎng)的MEMS感知器件與應(yīng)用

6月22日至23日，由上海市通信管理局、中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)上海分會(huì)、中國(guó)聯(lián)通上海公司主辦，中國(guó)電信上海公司、中國(guó)移動(dòng)上海公司共同主辦的 2010中國(guó)國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)大會(huì)第三屆上海通信發(fā)展論壇在上海舉行。 
以下是演講全文：

陳東敏：大家上午好!美新是1999年在麻省的一個(gè)小城鎮(zhèn)創(chuàng)辦的，是中國(guó)留學(xué)生趙陽(yáng)博士創(chuàng)辦的，07年 在美國(guó)納斯達(dá)克上市。它的研發(fā)總部在東部的芝加哥，還有美國(guó)西海岸的硅谷，包括上海和無(wú)錫，無(wú)錫現(xiàn)在有一個(gè)傳感的制造基地，在無(wú)錫高新區(qū)。09年美新收購(gòu) 了硅谷的一家公司的主要兩個(gè)業(yè)務(wù)。一個(gè)是無(wú)線傳感網(wǎng)的技術(shù)，一個(gè)是航空導(dǎo)航技術(shù)，這都是跟傳感網(wǎng)相關(guān)的方面。今天報(bào)告里主要是想談一下收購(gòu)的無(wú)線傳感網(wǎng)技 術(shù)的應(yīng)用。

目前我們公司有三大產(chǎn)品系列：一，傳感網(wǎng)是以MEMS制造的傳感網(wǎng)，主要是應(yīng)有于手機(jī)個(gè)汽車(chē)?yán)锏膫鞲?。第二塊是比較高端 的，就是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，主要是對(duì)飛機(jī)在飛行過(guò)程當(dāng)中提供慣性導(dǎo)航。第三個(gè)是無(wú)線傳感網(wǎng)，大概在十年前公司創(chuàng)始人很早就把X—mesh引出來(lái)，開(kāi)發(fā)了無(wú)線傳 感網(wǎng)、自主網(wǎng)的應(yīng)用。歐很多優(yōu)越性，這個(gè)技術(shù)實(shí)際上現(xiàn)在在國(guó)際上很多科研單位，包括中國(guó)很多高校和研究所都采用這個(gè)技術(shù)做無(wú)線傳感網(wǎng)的應(yīng)用。

　 　昨天大家講了很多問(wèn)題，就是目前怎么樣讓物聯(lián)網(wǎng)形成一個(gè)有規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)。在美國(guó)、日本這個(gè)技術(shù)已經(jīng)用了相當(dāng)多年，大概接近8年時(shí)間。美新在日本有一個(gè)合 資公司，我們看一下在日本合資公司的銷(xiāo)售業(yè)績(jī)，高峰期是2005年，也就是說(shuō)無(wú)線傳感網(wǎng)在05年在達(dá)到頂峰，之后往下掉。我們?cè)趪?guó)際上做了很多應(yīng)用，核心 問(wèn)題也是沒(méi)有形成規(guī)?；N(xiāo)售。昨天談了很多，希望通過(guò)運(yùn)營(yíng)商的促動(dòng)，通過(guò)宏觀引導(dǎo)來(lái)使得這個(gè)技術(shù)在中國(guó)形成規(guī)?；募夹g(shù)。從應(yīng)用端角度來(lái)看核心問(wèn)題是一個(gè) 價(jià)格的問(wèn)題。目前看來(lái)技術(shù)都是現(xiàn)成的，比如說(shuō)農(nóng)業(yè)用的位置是沒(méi)有電源的，也是無(wú)線的，需要無(wú)線技術(shù)，而且需要一種低功耗技術(shù)，但是任何一種應(yīng)用要么帶來(lái)社 會(huì)效益，要么形成經(jīng)濟(jì)效益，有這兩種效益才會(huì)形成可持續(xù)的商業(yè)運(yùn)作。

日本政府通過(guò)政府的行為想來(lái)啟動(dòng)這么一個(gè)市場(chǎng)，當(dāng)前中國(guó)政府也 想通過(guò)政府的引導(dǎo)來(lái)啟動(dòng)資金進(jìn)行引導(dǎo)。傳感的結(jié)構(gòu)實(shí)際上從工業(yè)應(yīng)用來(lái)講很簡(jiǎn)單，主要是采集數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳送到終端，經(jīng)過(guò)分析以后來(lái)處理，然后再反饋到?jīng)Q策 里面去。剛才IBM的陳院長(zhǎng)已經(jīng)做了很理論性的概述。很早的時(shí)候開(kāi)發(fā)了自主網(wǎng)的技術(shù)，有了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以后，跟自主網(wǎng)結(jié)合就可以形成一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)， 也就是說(shuō)不需要運(yùn)營(yíng)商就可以做很多事情了。有運(yùn)營(yíng)商以后我們希望把事情做得更大、規(guī)?；恍??？傮w方案實(shí)際上很簡(jiǎn)單，通過(guò)剛才介紹的像TI的芯片，加上一 個(gè)協(xié)議就形成一個(gè)自主網(wǎng)的協(xié)議，這是每一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可以組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)入主干網(wǎng)，只要有一個(gè)網(wǎng)關(guān)來(lái)把TI芯片組成節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有傳感網(wǎng)，那 就可以形成主干網(wǎng)，這樣把數(shù)據(jù)才能下來(lái)，還可以反向地把指令傳送出去。這個(gè)技術(shù)實(shí)際上現(xiàn)在已經(jīng)成熟了，我們沒(méi)有必要等聯(lián)通、也沒(méi)有必要等移動(dòng)，也沒(méi)有等其 他的公司。所以對(duì)各個(gè)中小企業(yè)來(lái)講這是一個(gè)很好的事情。等下我會(huì)講很多的案例。

在國(guó)外實(shí)際上這么多年來(lái)沒(méi)有運(yùn)營(yíng)商大量地推動(dòng)所謂的 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。作為一個(gè)公司來(lái)講采取了垂直解決問(wèn)題的方案。我們從芯片膜組做到模塊、節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)，最后到整體的應(yīng)用，我們提供的是一個(gè)整體的方案。只要有英 特網(wǎng)存在你就可以干這個(gè)事情。目前這么大的網(wǎng)絡(luò)建起來(lái)需要靠數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)是靠人工來(lái)傳輸，不管是圖像，還是電話(huà)都是人在網(wǎng)絡(luò)里傳送信息。我想物聯(lián)網(wǎng)很大一 部分就是通過(guò)機(jī)器和傳感網(wǎng)來(lái)自動(dòng)采集環(huán)境的信息，把信息送到網(wǎng)絡(luò)上去。第一步需要有眼睛、有鼻子、有嘴巴，這樣就必須要用機(jī)械化來(lái)替代。

　 　我們知道目前最好的方案就是用半導(dǎo)體工藝來(lái)制造傳感器。這是四大傳感器公司。比如說(shuō)有一個(gè)加速傳感器，這個(gè)傳感器大小只有兩個(gè)毫米，可以測(cè)所有的運(yùn)動(dòng)速 度、加速度、震動(dòng)都可以測(cè)出來(lái)。這個(gè)傳感器的成本只有幾毛錢(qián)。地質(zhì)傳感器，可以測(cè)磁場(chǎng)，把這些傳感器集成到手機(jī)里以后可以告訴你環(huán)球金融中心在你的左邊， 還是在右邊，這是GPS目前辦不到的。很快你們的手機(jī)就有這個(gè)功能了。另外一個(gè)傳感器是比較成熟的，叫壓力，或者是叫流量傳感器，我們知道所有的自動(dòng)讀表 需要有大量的傳感器。當(dāng)規(guī)?；a(chǎn)的時(shí)候，一個(gè)晶元是上萬(wàn)顆，如果沒(méi)有一個(gè)很大的市場(chǎng)來(lái)啟動(dòng)，就沒(méi)有一家公司投這個(gè)錢(qián)來(lái)開(kāi)發(fā)。目前基本上傳感技術(shù)都存在， 但是過(guò)去是以?xún)x器的方法來(lái)做傳感，儀器很貴，所以一個(gè)儀器從國(guó)外進(jìn)口過(guò)來(lái)都是幾萬(wàn)塊錢(qián)，制造成本也很高，所以不可能大量地來(lái)鋪，如果大量地鋪到環(huán)境當(dāng)中一 定要把這個(gè)成本降下來(lái)。如果有市場(chǎng)就有像美新這樣的公司來(lái)做，如果沒(méi)有市場(chǎng)就沒(méi)有人投這個(gè)錢(qián)。我認(rèn)為政府和運(yùn)營(yíng)商最大的功能就是要誘導(dǎo)一個(gè)巨大的市場(chǎng)，使 得中小型企業(yè)把他們的長(zhǎng)處發(fā)揮出來(lái)。

這是我們另外一系列的運(yùn)動(dòng)傳感器在工業(yè)化的用處很多，包括水下機(jī)器人、監(jiān)測(cè)、機(jī)器人、農(nóng)業(yè)耕 作，拖拉機(jī)可以無(wú)人駕駛，包括建筑商的安全等等，美新技術(shù)基本上芯片還是一個(gè)微處理器加一個(gè)射頻的傳感器，但是我們開(kāi)發(fā)自己比較獨(dú)特的X—mesh的協(xié) 議，功耗是最低的。除此以外，我剛才講過(guò)我們提供一個(gè)整體解決方案，從傳感器一直做到傳送，從傳送最后做到終端的軟件，可以把信息采集出來(lái)，整個(gè)平臺(tái)是完 善的。

在過(guò)去十年當(dāng)中很多客戶(hù)對(duì)美新公司提過(guò)很多很多的要求，根據(jù)他們的要求我們需求有的是注重節(jié)能，有的在環(huán)境不同情況下我們開(kāi) 發(fā)一大批的節(jié)點(diǎn)，核心技術(shù)還是X—mesh的技術(shù)，但是在結(jié)構(gòu)里做了相應(yīng)的調(diào)整。每一個(gè)應(yīng)用如果沒(méi)有規(guī)?；僮鞯脑?huà)，那開(kāi)發(fā)成本是很高。所以最后就沉淀到 一個(gè)比較樸實(shí)的系統(tǒng)，我們叫Eko?？梢钥匆幌绿?yáng)能電池對(duì)它進(jìn)行充電，里面通訊芯片包括天線，底端有4個(gè)接口可以支撐8個(gè)傳感器，除了剛才講運(yùn)動(dòng)傳感器 以外，我們還選擇了一批自主網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的傳感器，跟Eko產(chǎn)品兼容，現(xiàn)在市場(chǎng)上這些產(chǎn)品都是可以購(gòu)買(mǎi)的。

下面我介紹一下傳感器以及自 主網(wǎng)在應(yīng)用的案例，可能比前面聽(tīng)到的多一點(diǎn)，詳細(xì)一點(diǎn)。這是一個(gè)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中設(shè)備的狀態(tài)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)的形式很快就可以回到監(jiān)控臺(tái)，一個(gè)工程師、 工人可以監(jiān)管一整個(gè)車(chē)間。這有類(lèi)似的原理，英國(guó)石化給我們提出一個(gè)問(wèn)題，這些油輪機(jī)艙里每天需要大量的工人在不停地巡邏、記錄儀表，然后把整個(gè)機(jī)艙的運(yùn)轉(zhuǎn) 狀態(tài)通過(guò)記錄形式來(lái)監(jiān)控。如果傳感器布線的話(huà)成本非常高，因此我們提出一個(gè)無(wú)線傳感技術(shù)，很快就可以把信息通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)形式傳到指揮臺(tái)進(jìn)行控制，減少了 油輪輸運(yùn)的成本。這是一方面。 [!--empirenews.page--]

第二個(gè)是跟國(guó)家電網(wǎng)合作的項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目非常成功。我們把技術(shù)和三維的加速傳感器結(jié)合起來(lái)，用來(lái)監(jiān)測(cè) 高壓輸電線的狀態(tài)。大家知道電線在風(fēng)的情況下會(huì)有震動(dòng)，通過(guò)監(jiān)測(cè)可以知道高壓輸電線的安全性和運(yùn)作情況。如果有部分?jǐn)嗦返脑?huà)很快節(jié)可以知道，由此可以避免 事故發(fā)生。比如說(shuō)結(jié)冰，甚至造成高壓塔的倒塌，這些都發(fā)生過(guò)，如果現(xiàn)在知道的話(huà)就可以破機(jī)器人上去來(lái)把冰除去。國(guó)家電網(wǎng)已經(jīng)在13個(gè)省份地區(qū)來(lái)大量推廣這 個(gè)技術(shù)。這是類(lèi)似的一種應(yīng)用，就是用熱的傳感器和無(wú)線傳感網(wǎng)技術(shù)通過(guò)自動(dòng)化來(lái)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)供網(wǎng)管的狀態(tài)。

我們?cè)诃h(huán)境方面也做了很多的工 作。我舉一個(gè)例子，香港很多建筑物都建在山坡上，這是比較危險(xiǎn)的。因此香港政府要求他們對(duì)山體滑坡做時(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，在山體里打一個(gè)柱子，在傾角傳感器終端有 一個(gè)無(wú)線發(fā)射器，山體滑動(dòng)的時(shí)候很快就可以知道，所以可以預(yù)告山體滑坡，避免了人類(lèi)的傷亡。最近中國(guó)有很多洪水災(zāi)害，目前這些技術(shù)都是現(xiàn)成的。

　 　農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用也非常有意思，我們?cè)诿绹?guó)做得比較成功，是加州的酒莊，在葡萄根的深處落監(jiān)測(cè)溫度、濕度，每一年葡萄的品質(zhì)是不一樣的，通過(guò)監(jiān)控來(lái)捕獲一 些信息，通過(guò)調(diào)整來(lái)提高酒的品質(zhì)，提高酒品質(zhì)的同時(shí)提高了葡萄的產(chǎn)能20%。如果沒(méi)有這種傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)的話(huà)就沒(méi)辦法做很精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)耕種技術(shù)。我們?cè)诩又萦?幾十家酒莊采用了這個(gè)技術(shù)。

前不久高爾夫球場(chǎng)也讓我們做這個(gè)方案，每年草坪維護(hù)不好的話(huà)，死掉再長(zhǎng)一塊需要花很多錢(qián)。在這個(gè)草坪上 又不能拉線，所以打一個(gè)洞，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)的形式來(lái)傳出來(lái)。這是高爾夫球場(chǎng)的應(yīng)用。建筑方面的話(huà)，我們提供了所有的傳感器可以在大部分的建筑上采用。目前跟一 個(gè)大學(xué)的橋梁教授合作，在韓國(guó)大橋上做了一個(gè)很多年實(shí)驗(yàn)，在里面布了將近50個(gè)振動(dòng)傳感器，現(xiàn)在已經(jīng)有了整套對(duì)橋梁監(jiān)控的解決方案，這些是現(xiàn)成的方案，這 個(gè)產(chǎn)品目前在向全世界推廣。預(yù)計(jì)在今后幾年中全世界大概有幾千座橋梁采用這個(gè)技術(shù)，這個(gè)成本跟橋梁制造成本相比是微不足道的。如果在橋梁構(gòu)建一開(kāi)始就放進(jìn) 去可以大大節(jié)省對(duì)橋梁的維護(hù)。

最后一個(gè)案例是跟日本分公司的合作，就是做節(jié)能方面的監(jiān)測(cè)。日本目前在節(jié)能減排中有些比較具體的措施 要求，每個(gè)公司電力的消耗要比前一年有所下降，使得我們對(duì)能耗監(jiān)測(cè)并且很重要的事情，我們采取了一些節(jié)點(diǎn)技術(shù)，對(duì)車(chē)間進(jìn)行能耗監(jiān)測(cè)，通過(guò)這個(gè)方案來(lái)降低他 們能源的使用。這是一個(gè)日本超市用的將近3萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感器來(lái)監(jiān)控超市里的電冰箱，就是冷卻系統(tǒng)，因?yàn)槿毡救速u(mài)壽司很多，所以他們電冰箱用得很多。

　 　最后一個(gè)案例是物流監(jiān)控。過(guò)去我們知道物流監(jiān)控要定位，知道物流到了哪一個(gè)位置?，F(xiàn)在物流監(jiān)控已經(jīng)比過(guò)去高出很高的層次。這個(gè)物流監(jiān)控設(shè)備里面除了有 GPS定位器以外、輸送傳輸芯片，另外還有對(duì)溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。我們叫高附加值的物品輸送。目前用的是這個(gè)模塊來(lái)貼上去進(jìn)行跟蹤，客戶(hù)可以隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè) 這個(gè)物品的環(huán)境、狀態(tài)。

這些技術(shù)很多都不是一家小公司可以做出來(lái)的，需要跟用戶(hù)經(jīng)過(guò)合作以后提出的各種解決方案。這個(gè)芯片膜組實(shí)際 上已經(jīng)在國(guó)際上用了很多年，最近IBM“瑞克”(諧音)研發(fā)團(tuán)隊(duì)為了推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開(kāi)發(fā)了一款新的系統(tǒng)軟件。這個(gè)軟件專(zhuān)門(mén)為小型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，他們?cè)u(píng)估了 很多自主網(wǎng)的芯片技術(shù)，最后選定用我們的芯片，大概兩周以前在美國(guó)有一個(gè)發(fā)布會(huì)，IBM已經(jīng)正式把系統(tǒng)軟件和芯片綁起來(lái)。這個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的好處是我們目前看 到應(yīng)用都是低端的軟件。這是現(xiàn)在非常興奮的一件事情，我們通過(guò)跟IBM聯(lián)盟正在開(kāi)發(fā)下一代的芯片，這跟目前的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、傳感比都可以進(jìn)行互 相通信。我們跟國(guó)家電網(wǎng)，以及一些大學(xué)做了很多合作，所以物聯(lián)網(wǎng)的空間非常大，沒(méi)有一家公司都可以全部做掉。希望通過(guò)這個(gè)介紹使得大家對(duì)美新公司的技術(shù)產(chǎn) 品有所了解。希望大家多多跟我們聯(lián)系，合同合作來(lái)開(kāi)發(fā)中國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。