羅姆布局無需電池、無需布線、無需維護的傳感器技術(shù)

“無需電池、無需布線、無需維護。具有這些特點的"EnOcean"無線通信技術(shù)是基礎(chǔ)設(shè)施管理、保健等領(lǐng)域獲取各種數(shù)據(jù)的最佳選擇”半導體企業(yè)羅姆抱著這樣的想法，將利用EnOcean公司的無線通信技術(shù)，開展獲取大數(shù)據(jù)方面的業(yè)務。

EnOcean是由原西門子員工于2001年創(chuàng)辦的一家提供半導體產(chǎn)品的無廠風險企業(yè)。雖說是風險企業(yè)，但實力卻不容小覷。推動EnOcean技術(shù)開發(fā)的行業(yè)團體“EnOcean Alliance”在全球擁有300多家成員企業(yè)，其中有村田制作所、歐姆龍、太陽誘電等約30家日本企業(yè)。

已被用于25萬多棟建筑物

羅姆研究開發(fā)本部的谷內(nèi)光治介紹說，大多數(shù)企業(yè)采用EnOcean技術(shù)的原因是，“在面向傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)中，EnOcean明顯優(yōu)于其他無線通信技術(shù)”。該技術(shù)最大的優(yōu)勢在于不需要電池(圖1)。EnOcean技術(shù)是專為傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的，通信所需能量遠遠小于其他無線通信技術(shù)。具體來說，耗電量是ZigBee的1/10以下，藍牙的1/100以下，WiFi的1/1000以下。

圖1：EnOcean產(chǎn)品的內(nèi)部基本構(gòu)成

配備能量轉(zhuǎn)換和傳感器等功能，無線傳感器模塊無需電池。

摘自EnOcean Alliance的演講資料。羅姆提供。

EnOcean不僅能耗小，還具備其他無線通信技術(shù)沒有的特點利用了能量采集(環(huán)境發(fā)電)技術(shù)。能夠把動作、振動、溫度、光等轉(zhuǎn)化而來的能量用于無線通信。因此，EnOcean可以不使用電池。

EnOcean的市場已經(jīng)成形，以歐美為中心，包括學校、寫字樓、機場、車站、工廠等在內(nèi)，現(xiàn)在已經(jīng)有25萬多棟建筑采用了這項技術(shù)*1,有100多家公司推出了1000余種與EnOcean技術(shù)兼容的產(chǎn)品(圖2)。與過去的無線開關(guān)相比，這些產(chǎn)品都具有無需內(nèi)置電池等特點。

圖2：EnOcean產(chǎn)品示例

摘自EnOcean Alliance的演講資料。羅姆提供。

*1　日本的辦公樓、購物中心、工廠等也已經(jīng)開始采用。

例如，使用EnOcean技術(shù)的照明開關(guān)是利用開關(guān)動作產(chǎn)生的能量無線傳輸信號，不需電池就能工作;檢測門窗開閉狀態(tài)的傳感器則是利用室內(nèi)微弱的光線發(fā)電，無線傳輸開關(guān)信息，也不用電池。

在支持白金頻帶上擁有優(yōu)先權(quán)

在眾多企業(yè)紛紛推出使用EnOcean技術(shù)的產(chǎn)品之時，羅姆發(fā)展EnOcean技術(shù)的力度之大引人注目。2012年10月，羅姆成了EnOcean Alliance的推廣企業(yè)(promotor)。包括羅姆在內(nèi)，推廣企業(yè)在全球只有9家，亞洲只有羅姆1家。也就是說，羅姆是開拓亞洲地區(qū)巨大市場的核心，有廣闊的空間發(fā)揮其力量。實際上，羅姆在2013年4月已經(jīng)開始面向日本和亞洲其他地區(qū)的客戶銷售EnOcean產(chǎn)品。

關(guān)于EnOcean產(chǎn)品，羅姆的目標是結(jié)合自主技術(shù)，推出獨家產(chǎn)品。

為此，該公司現(xiàn)在正在大力開發(fā)使用傳輸特性優(yōu)異的白金頻帶，也就是928MHz頻帶的EnOcean產(chǎn)品。按照標準要求，目前的EnOcean產(chǎn)品在日本需要使用315MHz頻帶。使用315MHz頻帶時，EnOcean產(chǎn)品的通信距離約為30m。通信距離雖然遠于ZigBee(15m左右)、藍牙(10m左右)、WiFi(10～15m)，但沒有決定性的差別。

而如果使用928MHz頻帶，通信距離可以延長到100m左右。而且，對于928MHz頻帶的EnOcean產(chǎn)品，“羅姆目前在銷售上擁有優(yōu)先權(quán)”(谷內(nèi)光治)*2。該公司的目標是在2013年底前后開始量產(chǎn)。這樣的話，與其他經(jīng)營EnOcean產(chǎn)品的公司相比，羅姆的產(chǎn)品就會實現(xiàn)明確的差異化。

*2　羅姆正在作為推廣企業(yè)，為把928MHz頻帶納入EnOcean標準而積極開展活動，估計這將使該公司占得先機。

瞄準基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)控用途

除了采用新頻帶以外，羅姆還為EnOcean技術(shù)設(shè)想了一個很有前景的用途獲取大數(shù)據(jù)，例如橋梁和高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)控用途。也就是在這些基礎(chǔ)設(shè)施上安裝大量使用EnOcean技術(shù)的加速度傳感器等裝置，隨時測量振動值等數(shù)據(jù)*3。

*3　一檢測到異常，可馬上開展詳細的檢查和維護。

對于安裝在基礎(chǔ)設(shè)施上的傳感器來說，無需電池的EnOcean技術(shù)是理想的選擇。因為“關(guān)乎人命的基礎(chǔ)設(shè)施不允許出現(xiàn)傳感器電池耗盡而停止工作的現(xiàn)象。但是，如果為了避免這種情況而頻繁更換電池，維護工作就會變得很麻煩”(羅姆)。

把EnOcean技術(shù)運用于基礎(chǔ)設(shè)施也面臨著問題即使利用928MHz頻帶，使通信距離達到100m左右，也不能滿足需要。為此，羅姆正在探討使用928MHz頻帶是否有可能使EnOcean技術(shù)的通信距離延長到1km左右。

實現(xiàn)的重點在于如何有效利用能量采集技術(shù)創(chuàng)造的有限的電能。羅姆為此制定的方針是積極采用自主技術(shù)。比方說，羅姆擁有半導體非易失性邏輯技術(shù)這項自主技術(shù)。現(xiàn)行半導體的邏輯電路存在易失性，電源基本要一直保持打開的狀態(tài)。而使用非易失性邏輯技術(shù)的話，就可以在通常狀態(tài)下關(guān)閉電源，只在處理時打開電源，待處理結(jié)束后，再馬上關(guān)閉電源。利用這項技術(shù)，可以大幅減少EnOcean產(chǎn)品的耗電量。

重視面向醫(yī)療的體域網(wǎng)

在獲取大數(shù)據(jù)這個用途中，除了基礎(chǔ)設(shè)施，羅姆還看好另一個用途，那就是面向醫(yī)療和保健等領(lǐng)域的近距離無線通信網(wǎng)絡(luò)“體域網(wǎng)(BAN)”。例如，把基于EnOcean技術(shù)的創(chuàng)可貼型傳感器貼在皮膚上來收集脈搏、體溫等人體數(shù)據(jù)。這種用途雖然無需基礎(chǔ)設(shè)施那樣長的通信距離，但是，“在通信距離相同的情況下，耗電量低于其他無線通信技術(shù)的特點可發(fā)揮作用”(羅姆)。

把EnOcean技術(shù)用于BAN的課題在于難以通過能量采集發(fā)電。這是因為“貼在皮膚上的使用方法很難應用太陽能發(fā)電方式，而且不容易把振動有效轉(zhuǎn)化成電能”(羅姆)。為此，羅姆現(xiàn)在正在研究配備紐扣電池等方法。