物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展至今,已從方方面面融入了我們的生活,各種信息傳感器采集著我們生活、生產(chǎn)過程當(dāng)中的聲、光、熱、電、生物、位置等各種需要的信息。隨著5G時代的到來,萬物互聯(lián)的概念更不斷被強調(diào),可以預(yù)見物理世界的全面數(shù)字化將為我們的社會帶來翻天覆地的變化和發(fā)展。
與此同時,擺在行業(yè)發(fā)展面前的許多技術(shù)問題也越發(fā)緊迫,其中,物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點數(shù)量空前巨大,其海量聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的供電無法得到長期有效地解決,將成為未來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用普及的首要問題。當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)終端節(jié)點大部分采用電池供電,少部分采用有線電源供電這兩種方式,前者隨著部署數(shù)量的提高,在應(yīng)用場景的限制、長期更換電池的維護成本,環(huán)境的污染等方面都存在巨大問題。而有線電源供電部署時所涉及到的施工環(huán)境、物料成本、人工成本和后期線路維護等問題,都更加決定其很難在未來物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中被大規(guī)模應(yīng)用。
哪怕是當(dāng)前為應(yīng)對續(xù)航問題,已被大規(guī)模應(yīng)用的NB-IoT、LoRa等低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)(LPWAN),在面對萬物互聯(lián),未來數(shù)千億設(shè)備的場景下,依然顯得不夠看。
未來的物聯(lián)網(wǎng)終端和傳感器,都需要在供電上面提出一種更加穩(wěn)定、持續(xù)、可靠的方案。因此,業(yè)界也開始了對于無源(Battery-free)物聯(lián)網(wǎng)的研究,一種不需要電池,從環(huán)境中獲取能量的創(chuàng)新技術(shù),以期在面對千億級的連接設(shè)備上,發(fā)揮其巨大的應(yīng)用場景及經(jīng)濟成本優(yōu)勢。
無源物聯(lián)網(wǎng)這項技術(shù)的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用在國內(nèi)起步較晚,但已表現(xiàn)出來市場規(guī)模非常巨大。隨著2021年物聯(lián)網(wǎng)大會上“無源物聯(lián)網(wǎng)”概念風(fēng)口的到來,越來越多的無源應(yīng)用開始受到了市場的關(guān)注。許多前沿的科創(chuàng)企業(yè)也開始投身其中,而「飛英思特科技(Finsiot)」正是這里面的明星企業(yè)。
中國環(huán)境微能管理技術(shù)的拓荒與引領(lǐng)者
「飛英思特」團隊2018年在美國硅谷組建,彼時國外已經(jīng)有Atmosic、Wiliot這樣對新一代無源技術(shù)有深刻研究且應(yīng)用的公司,而反觀國內(nèi)新一代無源領(lǐng)域卻幾乎一片空白。為了保障國內(nèi)技術(shù)的獨立性和領(lǐng)先性,「飛英思特」創(chuàng)始團隊毅然決定回國,并匯聚北京大學(xué)、清華大學(xué)、美國加州大學(xué)伯克利、美國加州大學(xué)UCSF等名校院所的科技人才,打造了一支在低功耗電子學(xué),能源管理,射頻控制工程,算法模型等方向上都擁有至少10年以上專業(yè)經(jīng)驗的團隊,凝聚起了中國最早開始從事微能量管理技術(shù)研發(fā)的豪華陣容。
在創(chuàng)辦飛英思特科技之前,聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO鄒珂博士是北京大學(xué)與加州大學(xué)舊金山分校的聯(lián)合培養(yǎng)博士,并在UCSF長期任職,參與負(fù)責(zé)同Google公司、中國自然科學(xué)基金、美國國立衛(wèi)生研究院基金的生物芯片研發(fā)工作,其成果也被Nature、Science子刊等世界頂級期刊熱點報道。在美國期間,鄒珂博士也曾參與創(chuàng)辦Elenets、Nonabio等多家科技公司,具有豐富的技術(shù)商業(yè)化經(jīng)驗。
公司另外一位主要聯(lián)合創(chuàng)始人潘衡博士來自美國最杰出的國家實驗室之一——勞倫斯伯克利國家實驗室(LBNL),曾主持實驗室物理加速器高精度機電測量系統(tǒng)研制,也參與歐洲核子研究中心(CERN)的多個國際合作項目,并評為美國電氣與電子工程師協(xié)會IEEE Senior Member與特約撰稿人。
據(jù)了解,目前「飛英思特」已開創(chuàng)性地實現(xiàn)了光伏(Photovoltaic)、壓電(Piezoelectric)、熱能(Thermoelectric)和無線射頻(RF)等能量的高效轉(zhuǎn)換,開啟了自供能技術(shù)的全面商業(yè)化,并逐步推出了“微能量管理”與“超低功耗”的核心技術(shù)產(chǎn)品。當(dāng)前這家公司已具備成熟的環(huán)境能量采集模組與芯片設(shè)計能力,并可為用戶提供標(biāo)準(zhǔn)的模組及相應(yīng)的自供能產(chǎn)品解決方案。
無源物聯(lián)網(wǎng)新突破—國內(nèi)首款環(huán)境微能管理模組
環(huán)境能量采集(energy harvesting)技術(shù)是一種從環(huán)境中收集能量,存儲能量,使用能量的技術(shù),從某種意義上來講,環(huán)境中的能量取之不盡,用之不竭,可使物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備工作起來更加穩(wěn)定和超長壽命續(xù)航,但實現(xiàn)這樣的無源物聯(lián)網(wǎng)需要解決兩個工程難題:
如何實現(xiàn)能量供應(yīng)的穩(wěn)定和持續(xù);
如何最大限度地降低連接設(shè)備的系統(tǒng)功耗。
「飛英思特」潘衡博士介紹道:“降低物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的功耗一直是硬件及集成電路領(lǐng)域持續(xù)的努力,使得現(xiàn)在的電子元器件功耗大幅降低,這一方面已取得很大的進展。因此實現(xiàn)無源物聯(lián)網(wǎng)的另一個關(guān)鍵就是如何在不穩(wěn)定和有限的環(huán)境能量中實現(xiàn)穩(wěn)定的供電,而這需要「微能量管理技術(shù)」幫助工程師在設(shè)計能量采集系統(tǒng)時首先實現(xiàn)從環(huán)境中能夠動態(tài)的捕獲并提取隨機的微小能量,實現(xiàn)最大的轉(zhuǎn)換效率,并有序地存儲和管理輸出,讓能量采集本身變?yōu)橛行螂娫?,所以才使得這種微弱能源管理技術(shù)為無源物聯(lián)網(wǎng)具備實用性奠定了基礎(chǔ)。「飛英思特」也正是沿著無源物聯(lián)網(wǎng)這一核心技術(shù)方向在不斷完善自己的產(chǎn)品。”
今年10月,「飛英思特」發(fā)布了國內(nèi)首款環(huán)境微能管理模組星云系列—REVOMINDSFEH610微光能管理模組與REVOMINDSFEH710 TEG熱電型管理模組。該系列模組可適配各種能量來源,包括太陽能(Photovoltaic)、壓電(Piezoelectric)、熱能(Thermoelectric)和無線射頻(RF)。利用該模組收集的能量,工程師可采用低功耗技術(shù),最終實現(xiàn)設(shè)備能源的自我供給,徹底擺脫物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用大規(guī)模部署受限于電池和布線的窘境。
用于能量收集的電源管理IC往往需要大量的外部硬件工程來確定如何調(diào)節(jié)能量收集換能器的輸入、IC保護等。「飛英思特」的微能管理模塊已將大部分上述開發(fā)工程集成到模組中,未來用戶開發(fā)無源產(chǎn)品就像選電池一樣簡單,只需將換能器(如光伏電池)插入能量收集模組/芯片,再將后端電路連接到輸出即可。整個過程無需過多的工程研發(fā),即可快速實現(xiàn)無源產(chǎn)品的原型設(shè)計。
「飛英思特」星云系列模組的發(fā)布也意味著國內(nèi)在無源物聯(lián)網(wǎng)道路上實現(xiàn)了從0到1的突破,在這一塊上擁有了完整獨立的自主知識產(chǎn)權(quán)。據(jù)了解,飛英思特已利用該模組實現(xiàn)技術(shù)產(chǎn)品化的驗證,成功開發(fā)出了多種類別的無源產(chǎn)品,并且已開始廣泛應(yīng)用在了智慧家居、電力運維、能源管理、資產(chǎn)管理(工廠資產(chǎn)、交通道路資產(chǎn)等)、智慧農(nóng)業(yè)等多種領(lǐng)域。
賦能合作伙伴,打造無源生態(tài)
據(jù)鄒珂博士介紹,“將核心技術(shù)濃縮為模組形態(tài)是無源技術(shù)商業(yè)化的第一步,為了幫助更多用戶快速敏捷地開發(fā)更具市場競爭力的無源產(chǎn)品。飛英思特計劃于2022年實現(xiàn)模組的芯片化,目前微能管理芯片已經(jīng)全部完成設(shè)計工作,并正式進入了流片階段,我們預(yù)計2022年上半年推出芯片,彼時模組和芯片這兩個系列產(chǎn)品將會更好地滿足客戶的要求。
早期我們在實際應(yīng)用中遇到了很多難題,從第一款無源產(chǎn)品推出到現(xiàn)在,我們花了3年時間來總結(jié)積累應(yīng)用過程中的工程經(jīng)驗,推出的模組/芯片與國外同類產(chǎn)品相比適配性將更強,性能將更優(yōu)異,商業(yè)應(yīng)用價值也更大。作為無源物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)企業(yè),我們希望同更多領(lǐng)域的用戶,推出低成本、可快速部署、免維護的無源化解決方案,共同打造無源物聯(lián)網(wǎng)生態(tài),最終實現(xiàn)真正意義上的萬物互聯(lián)”。
無源技術(shù)在哪些行業(yè)實現(xiàn)供電革命?
無源技術(shù)行業(yè)應(yīng)用的想象空間是巨大的,幾乎涉及到物聯(lián)網(wǎng)的所有行業(yè)。例如未來在能源行業(yè)的智能水表、智能氣表、智能電表等產(chǎn)品可通過搭載無源模組,實現(xiàn)無源化監(jiān)測及數(shù)據(jù)回傳,具備成本低、部署快、免維護的特點。
物流行業(yè)的集裝箱、快遞包裹等產(chǎn)品通過搭載無源微型傳感器,可以感知一系列物理和環(huán)境數(shù)據(jù),并將信息傳輸至網(wǎng)關(guān)、手機或支持低功耗藍(lán)牙(BLE)的設(shè)備上,供管理平臺參考使用。
環(huán)保領(lǐng)域未來也可以利用該技術(shù),開發(fā)氣體傳感器、液體傳感器等各類用于環(huán)境監(jiān)測的無源設(shè)備,相對現(xiàn)有老化設(shè)備可以做到快速、低成本迭代,同時極大降低人力維護成本,而在更多人力難以到達(dá)或設(shè)備難以部署的位置進行數(shù)據(jù)采集也將不再是行業(yè)難題。
據(jù)了解,隨著對行業(yè)邊界的不斷拓展,在物流、森林防火、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、能源監(jiān)測、智能家居等多個領(lǐng)域的頭部企業(yè)已經(jīng)注意到這個技術(shù),飛英思特將以無源技術(shù)為各個行業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能升級過程中賦能。
結(jié)語
目前,無源物聯(lián)網(wǎng)的熱潮已然掀起,面對一個如此巨大的藍(lán)海市場,行業(yè)必將迎來一個百家爭鳴的階段??梢灶A(yù)見的是,隨著技術(shù)的不斷成熟與商業(yè)化落地,產(chǎn)業(yè)間的各種標(biāo)準(zhǔn)終將統(tǒng)一。而類似飛英思特科技這樣的業(yè)界明星企業(yè),將會在這場無源物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進程之中擔(dān)任什么樣的角色,非常值得我們期待。