无需电池、无需布线的传感器技术 - 全文

　　“无需电池、无需布线、无需维护。具有这些特点的“EnOcean”无线通信技术是基础设施管理、保健等领域获取各种数据的最佳选择”半导体企业罗姆抱着这样的想法，将利用EnOcean公司的无线通信技术，开展获取大数据方面的业务。

　　EnOcean是由原西门子员工于2001年创办的一家提供半导体产品的无厂风险企业。虽说是风险企业，但实力却不容小觑。推动EnOcean技术开发的行业团体“EnOcean Alliance”在全球拥有300多家成员企业，其中有村田制作所、欧姆龙、太阳诱电等约30家日本企业。

　　已被用于25万多栋建筑物

　　罗姆研究开发本部的谷内光治介绍说，大多数企业采用EnOcean技术的原因是，“在面向传感器网络的技术中，EnOcean明显优于其他无线通信技术”。该技术最大的优势在于不需要电池（图1）。EnOcean技术是专为传感器网络开发的，通信所需能量远远小于其他无线通信技术。具体来说，耗电量是ZigBee的1/10以下，蓝牙的1/100以下，WiFi的1/1000以下。

　　配备能量转换和传感器等功能，无线传感器模块无需电池。

　　EnOcean不仅能耗小，还具备其他无线通信技术没有的特点利用了能量采集（环境发电）技术。能够把动作、振动、温度、光等转化而来的能量用于无线通信。因此，EnOcean可以不使用电池。

　　EnOcean的市场已经成形，以欧美为中心，包括学校、写字楼、机场、车站、工厂等在内，现在已经有25万多栋建筑采用了这项技术*1，有100多家公司推出了1000余种与EnOcean技术兼容的产品（图2）。与过去的无线开关相比，这些产品都具有无需内置电池等特点。

　　1　日本的办公楼、购物中心、工厂等也已经开始采用。

　　例如，使用EnOcean技术的照明开关是利用开关动作产生的能量无线传输信号，不需电池就能工作；检测门窗开闭状态的传感器则是利用室内微弱的光线发电，无线传输开关信息，也不用电池。

　　在支持白金频带上拥有优先权

　　在众多企业纷纷推出使用EnOcean技术的产品之时，罗姆发展EnOcean技术的力度之大引人注目。2012年10月，罗姆成了EnOcean Alliance的推广企业（promotor）。包括罗姆在内，推广企业在全球只有9家，亚洲只有罗姆1家。也就是说，罗姆是开拓亚洲地区巨大市场的核心，有广阔的空间发挥其力量。实际上，罗姆在2013年4月已经开始面向日本和亚洲其他地区的客户销售EnOcean产品。

　　为此，该公司现在正在大力开发使用传输特性优异的白金频带，也就是928MHz频带的EnOcean产品。按照标准要求，目前的EnOcean产品在日本需要使用315MHz频带。使用315MHz频带时，EnOcean产品的通信距离约为30m。通信距离虽然远于ZigBee（15m左右）、蓝牙（10m左右）、WiFi（10～15m），但没有决定性的差别。

　　而如果使用928MHz频带，通信距离可以延长到100m左右。而且，对于928MHz频带的EnOcean产品，“罗姆目前在销售上拥有优先权”（谷内光治）*2。该公司的目标是在2013年底前后开始量产。这样的话，与其他经营EnOcean产品的公司相比，罗姆的产品就会实现明确的差异化。

　　2　罗姆正在作为推广企业，为把928MHz频带纳入EnOcean标准而积极开展活动，估计这将使该公司占得先机。

　　瞄准基础设施监控用途

　　除了采用新频带以外，罗姆还为EnOcean技术设想了一个很有前景的用途获取大数据，例如桥梁和高速公路等基础设施的监控用途。也就是在这些基础设施上安装大量使用EnOcean技术的加速度传感器等装置，随时测量振动值等数据*3。

　　3　一检测到异常，可马上开展详细的检查和维护。

　　对于安装在基础设施上的传感器来说，无需电池的EnOcean技术是理想的选择。因为“关乎人命的基础设施不允许出现传感器电池耗尽而停止工作的现象。但是，如果为了避免这种情况而频繁更换电池，维护工作就会变得很麻烦”（罗姆）。

　　把EnOcean技术运用于基础设施也面临着问题即使利用928MHz频带，使通信距离达到100m左右，也不能满足需要。为此，罗姆正在探讨使用928MHz频带是否有可能使EnOcean技术的通信距离延长到1km左右。

　　实现的重点在于如何有效利用能量采集技术创造的有限的电能。罗姆为此制定的方针是积极采用自主技术。比方说，罗姆拥有半导体非易失性逻辑技术这项自主技术。现行半导体的逻辑电路存在易失性，电源基本要一直保持打开的状态。而使用非易失性逻辑技术的话，就可以在通常状态下关闭电源，只在处理时打开电源，待处理结束后，再马上关闭电源。利用这项技术，可以大幅减少EnOcean产品的耗电量。

　　重视面向医疗的体域网

　　在获取大数据这个用途中，除了基础设施，罗姆还看好另一个用途，那就是面向医疗和保健等领域的近距离无线通信网络“体域网（BAN）”。例如，把基于EnOcean技术的创可贴型传感器贴在皮肤上来收集脉搏、体温等人体数据。这种用途虽然无需基础设施那样长的通信距离，但是，“在通信距离相同的情况下，耗电量低于其他无线通信技术的特点可发挥作用”（罗姆）。

　　把EnOcean技术用于BAN的课题在于难以通过能量采集发电。这是因为“贴在皮肤上的使用方法很难应用太阳能发电方式，而且不容易把振动有效转化成电能”（罗姆）。为此，罗姆现在正在研究配备纽扣电池等方法。