如今，物聯(lián)網(wǎng)已成為當前世界新一輪經(jīng)濟和科技發(fā)展的戰略制高點(diǎn)之一，發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)對于促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展和社會(huì )進(jìn)步具有重要的現實(shí)意義。

    物聯(lián)網(wǎng)普遍被分為感知層、傳輸層、智能處理層及應用層，其中感知層主要包括傳感器及傳感網(wǎng)絡(luò )，這是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎，也是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈中需求量最大、價(jià)值最高的環(huán)節。

    傳感技術(shù)及產(chǎn)業(yè)有它自身的特點(diǎn)，一是基礎、應用兩頭依附?；A依附是指傳感技術(shù)依附于敏感機理、敏感材料、工藝設備和檢測技術(shù)四塊基石。敏感機理千差萬(wàn)別，敏感材料多種多樣，工藝設備各不相同，檢測技術(shù)大相徑庭，沒(méi)有上述四塊基石的支撐，傳感技術(shù)難以為繼。二是技術(shù)、投資兩個(gè)密集。傳感技術(shù)是典型的交叉學(xué)科，技術(shù)密集是指傳感器在研制和制造過(guò)程中技術(shù)的多樣性、交叉性和綜合性。它是多種高技術(shù)的綜合產(chǎn)物，也是人才密集型產(chǎn)業(yè)。傳感器在一定程度上代表了一個(gè)國家的基礎科研能力和產(chǎn)業(yè)能力，它的研發(fā)周期較長(cháng)，相關(guān)所需如材料制備、加工設備、封裝、測試設備等投入較大。因此研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)某一種傳感器要求一定的投資強度，尤其是在工程化研究以及建立規模經(jīng)濟生產(chǎn)線(xiàn)時(shí)更要求較大的投資。三是傳感器產(chǎn)品分類(lèi)和品種繁多，粗略可分為10大類(lèi)、42小類(lèi)，近6000多個(gè)品種。其應用滲透到各個(gè)產(chǎn)業(yè)和行業(yè)部門(mén)，它的發(fā)展既有各個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的推動(dòng)力，又強烈地依賴(lài)于各產(chǎn)業(yè)的支撐作用。只有按照市場(chǎng)需求，不斷調整產(chǎn)業(yè)結構和產(chǎn)品結構，才能實(shí)現傳感器產(chǎn)業(yè)的全面、協(xié)調、可持續發(fā)展。
  
                      
                                     圖1 多參量傳感器節點(diǎn)

    1 創(chuàng )新發(fā)展

    昆侖海岸在總結成長(cháng)歷程，分析產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)的基礎上，制定了抓住機遇、創(chuàng )新發(fā)展、穩步前進(jìn)的一系列措施。

    一是集成創(chuàng )新，更好地為農業(yè)現代化服務(wù)；二是原始創(chuàng )新，更好地為冷鏈運輸業(yè)服務(wù)；三是協(xié)同創(chuàng )新，為更好更快地推廣物聯(lián)網(wǎng)應用服務(wù)。

    在現代農業(yè)科學(xué)技術(shù)中，已開(kāi)始使用各種傳感器進(jìn)行各種參數的檢測與控制，如精準農業(yè)中土壤墑情和肥力監測、農業(yè)生長(cháng)狀態(tài)監測、設施農業(yè)中溫室的溫度、濕度、光照、營(yíng)養液成分的監測，現代畜牧業(yè)中飼喂環(huán)境自動(dòng)監測等。中國是一個(gè)農業(yè)大國，半數以上的人口還工作和散住在農村?，F代農業(yè)用的傳感器以趨勢判斷為主，精度要求較低，價(jià)格也相對便宜。適合普及推廣。昆侖海岸以最快的速度，將單溫、單濕、單光照、單二氧化碳等傳感器集成在一起，成為多參量傳感器節點(diǎn)（如圖1所示），迅速推向市場(chǎng)，成為第一家能產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)多參量傳感器節點(diǎn)和農業(yè)大棚監控系統（如圖2所示）的公司。
 
                      
                                圖2 農業(yè)大棚監控系統

   物流業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)很早就實(shí)實(shí)在在落地的行業(yè)之一。冷鏈運輸是指運輸全過(guò)程中，無(wú)論是裝卸搬運，變更運輸方式、更換包裝等環(huán)節，都使其運輸的貨物始終保持一定溫度的運輸。冷鏈運輸方式可以是公路運輸、水路運輸、鐵路運輸、航空運輸，也可以是多種運輸方式組成的綜合運輸方式，冷鏈運輸是冷鏈物流的一個(gè)重要環(huán)節。主要運輸對象有醫藥品，如疫苗、血液制品，保鮮食品如：速凍食品、肉類(lèi)、冷飲、蔬菜、水果、水產(chǎn)品等。

   2 RFID溫度標簽

    昆侖海岸是國內第一家將RFID射頻技術(shù)與測量溫度的傳感器、記錄溫度的記錄器集于一體，研制出既識別、又測溫、過(guò)程全追溯的RFID溫度標簽。并將原始創(chuàng )新成果迅速產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。目前有兩類(lèi)產(chǎn)品能滿(mǎn)足市場(chǎng)的需要，一類(lèi)是可用于事后追溯的半有源RFID溫度標簽，另一類(lèi)是可用于大量貨物實(shí)時(shí)溫度采集的有源RFID溫度標簽。
 
                  
                               圖3 13.56M半有源溫度標簽以及讀卡器

                 
                    
                                   圖4 3.56M半有源大功率讀卡器

   (1)半有源溫度標

   簽半有源溫度標簽通過(guò)內置電池為溫度采集和存儲提供能量，可獨立完成溫度的采集和存儲，當進(jìn)入到讀卡器的有效識別范圍內，通過(guò)讀卡器的激勵來(lái)獲取能量從而完成數據交換，這種溫度標簽具有極低的消耗電流。

    半有源的溫度標簽主要有兩種類(lèi)型分別是符合ISO/IEC 15693標準的高頻溫度標簽（如圖3所示）和符合ISO/IEC 18000標準的超高頻溫度標簽。二者主要的區別體現在穿透力和識別距離上，高頻溫度標簽的穿透力較強，適用范圍比較廣泛，可同時(shí)適用于液態(tài)貨物（如血液制品）和固態(tài)貨物（如速凍食品）的運輸，其缺點(diǎn)是識別距離比較短，即便是借助于大功率的讀卡器（如圖4所示），其有效識別的距離也通常保持在1米范圍之內，而對于超高頻的標簽來(lái)說(shuō)，其識別的距離大大增加，但其穿透性又弱于高頻標簽。
  
                    
                                  圖5 應用流程圖

    半有源溫度標簽的使用流程如下：在產(chǎn)品出庫時(shí)，根據貨物運輸的需要，將溫度標簽設置好溫度標簽的啟動(dòng)時(shí)間和采集間隔周期，將溫度標簽放到貨物運輸箱內交付貨運方；貨物出庫完畢，溫度標簽在達到指定的時(shí)間后，會(huì )自動(dòng)啟動(dòng)溫度記錄功能，以預設的采集周期不間斷的記錄環(huán)境溫度值；在貨物中轉過(guò)程中，通過(guò)手持終端讀取貨箱RFID標簽的信息和溫度，以保證貨物的有效性；在產(chǎn)品的入庫，可由手持終端或者大功率固定式讀卡器根據RFID標簽信息，方便、快速、準確分揀貨物的同時(shí)，驗證其溫度是否符合存儲溫度，直接拒收不合格產(chǎn)品。滿(mǎn)足存儲溫度要求的貨物在入庫的同時(shí)，會(huì )把溫度數據同步導入數據庫，整個(gè)物流過(guò)程中實(shí)現了全程的溫度記錄，確保了產(chǎn)品品質(zhì)。應用流程如圖5所示。

    （2） 有源RFID溫度標簽

    半有源溫度標簽具有溫度記錄的功能，類(lèi)似于黑匣子，主要用于事后責任認定，對于運輸過(guò)程中的實(shí)時(shí)溫度報警，則可采用有源溫度標簽，如圖6所示。有源溫度標簽可以實(shí)時(shí)測量環(huán)境溫度值，并將數據主動(dòng)發(fā)送給接收設備，因此對于異常的情況能快速做出反應，以提醒司機采取措施，避免損失。讀取設備（如圖7所示）可實(shí)現大量溫度標簽的實(shí)時(shí)溫度同時(shí)讀取，通過(guò)讀卡器內置的SD卡實(shí)現數據記錄功能，通過(guò)GSM模塊實(shí)現短信實(shí)時(shí)溫度報警，此外接收設備本身具備網(wǎng)關(guān)功能還可以實(shí)現遠程監控，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)功能將數據直接存儲到數據中心，終端客戶(hù)也可以通過(guò)Web網(wǎng)頁(yè)及時(shí)查看產(chǎn)品溫度信息，有源溫度標簽須和讀取設備配套使用，因此局限于冷鏈運輸過(guò)程中對于車(chē)廂貨物溫度的監控，以實(shí)現貨物溫度的實(shí)時(shí)監控。
      
                  
                                     圖6 有源溫度標簽

                   

                             圖7 有源溫度標簽讀卡器
       
    有源溫度標簽的工作頻段主要有四種：433MHz、915MHz、2.4GHz和5.8GHz。這四種頻段并無(wú)明顯的差別，僅在穿透力上433頻段略勝一籌，最主要的還是成本的差異。由于有源溫度標簽屬于主動(dòng)發(fā)送數據，因此除了功耗、有效識別距離之外，數據的防碰撞能力和識別標簽的最大數量也是一個(gè)重要的性能指標。

    目前昆侖海岸正按照“政、產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結合的模式堅持協(xié)同創(chuàng )新，在開(kāi)發(fā)新型智能傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò )上下功夫，在研究成果快速產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)上下功夫，在更好地為用戶(hù)服務(wù)上下功夫，以更好更快地開(kāi)展示范應用的實(shí)際行動(dòng)來(lái)推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

   摘自《自動(dòng)化博覽》2012年第九期