近日，傳感器公司村田制作所（中國）執(zhí)行副總裁孫崑泉在2011國際物聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上發(fā)表主題演講，他演講的題目是“應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)傳感器及無線通信技術(shù)”。

　　孫崑泉：大家好，今天很有幸能和大家在一起繼續(xù)探討有關(guān)傳感器在物聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用，去年也在這個(gè)會(huì)議上跟大家已經(jīng)探討了一些傳感器技術(shù)。今天我們又帶來了新的產(chǎn)品，又帶來了新的技術(shù)，希望會(huì)對大家有所幫助。

　　在我談今天的命題“應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)傳感器及無線通信技術(shù)”之前，我覺得有必要把我們公司的狀況簡單給大家說一下。

　　首先你看這個(gè)大屏幕，村田制作所是跟西門子一樣，是白金贊助。我想有必要跟大家解釋一下，村田它是全球最大的電子器件制造商，你如果把你的手機(jī)打開，把你們的計(jì)算機(jī)打開，把你們家里那些游戲機(jī)打開，你會(huì)發(fā)現(xiàn)很多的元器件都是來自于村田。無限通訊模塊，當(dāng)然也包括了用于物聯(lián)網(wǎng)的各類傳感器。

　　村田是技術(shù)型大型國際化公司，每年推出的產(chǎn)品當(dāng)中有40%都是新產(chǎn)品，你們可以想像村田在創(chuàng)新和研發(fā)投入上面會(huì)有多大。

　　現(xiàn)在我們回到物聯(lián)網(wǎng)這個(gè)命題，今天早晨劉海濤博士已經(jīng)把物聯(lián)網(wǎng)的一些宏觀結(jié)構(gòu)，還有未來的走向，以及現(xiàn)在承載的問題都跟大家解釋很清楚。其實(shí)我在這里面說的只是添上一磚一瓦，就是說我談到的是具體的應(yīng)用。

　　大家都知道物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)層面：感知層，主要有傳感器組成。中間層是網(wǎng)絡(luò)層，上層是應(yīng)用層。感知層關(guān)鍵技術(shù)就是傳感器技術(shù)，也就是說，傳感器技術(shù)使得物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用成為了可能。如果沒有傳感器根本不可能把世界上萬事萬物聯(lián)在一起，村田在傳感器方面有非常專業(yè)的產(chǎn)品，所以我在這邊有選擇的給大家作這方面的介紹，希望對大家有所幫助。

　　在這里列出來的是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，其實(shí)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)不止這些。我為什么列這些呢？去年這個(gè)時(shí)候我給大家談了智能電網(wǎng)，也給大家略微談了一下智能大廈，今年我想主要是側(cè)重于智能家居、智能醫(yī)療以及物流。

　　有的人說你原理說的太多了，我不太感興趣，真的，原理不會(huì)花太多的時(shí)間，以便大家很好的理解。剛才說到物聯(lián)網(wǎng)主要是三個(gè)層面，感知層是最關(guān)鍵的其中一部分。為什么？它需要感知最原始的信息。村田在這個(gè)層面上有眾多的傳感器器件。

　　看最右下角那是PIR傳感器，它是紅外傳感器，它是用來檢測人體的移動(dòng)合乎人體的存在。特別現(xiàn)在我們處在節(jié)能的要求之下，人在和人不在，對你屋內(nèi)的空間要求都有很大的關(guān)系，這個(gè)傳感器在某種程度上可以達(dá)到這個(gè)目的。另外我們有超聲波傳感器、沖擊波傳感器，振動(dòng)傳感器，你振動(dòng)一下就會(huì)把開關(guān)打開，所以說你不需要再去觸摸那個(gè)開關(guān)。另外還有磁性傳感器，還有溫度傳感器，二氧化碳傳感器，底下的生命特征、透明壓電傳感器在這里不一一說了。

　　當(dāng)這些傳感器把最原始的信息感知出來之后，怎么辦？它通過一種無線傳輸?shù)姆绞剑捎脽o線通信方式傳給3G網(wǎng)絡(luò)，再由3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)用計(jì)算。除了傳感器之外，在無線通信村田有很多的產(chǎn)品，在有一些應(yīng)用場景里面，你會(huì)發(fā)現(xiàn)我需要把傳感器和無線通信結(jié)合起來，在物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，它既有感知信息功能，也可以把信息傳輸出去。

　　在上層特別是網(wǎng)絡(luò)層面我們有3G模塊，最主要我們在應(yīng)用層面還有網(wǎng)關(guān)。這些是村田在物聯(lián)網(wǎng)可以給大家提供的技術(shù)和產(chǎn)品。

　　既然我們說傳感器是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，我們有必要來探討一下傳感器最基本的原理和基本的材料。大家看到這是一張有好幾種不同研究的圖，這里面包含很多的信息在里邊，當(dāng)中那一塊是顯示出所用的材料和相應(yīng)的工藝來制作各種不同類型的傳感器，比如說我們可以用硅和相應(yīng)的工藝，我們可以用壓電材料和相應(yīng)的工藝，我們可以用碳和相應(yīng)的工藝，作出最外圈的這些傳感器產(chǎn)品。那這些傳感器產(chǎn)品最終是用來檢測或者感知當(dāng)中橘黃色的這些物理量。

　　就舉幾個(gè)例子來說，比如說熱紅外傳感器，它可以檢測到人體的存在。我們在看電視的時(shí)候，離開電視機(jī)有三分鐘，它說我前邊沒有人體了，我檢測不到紅外，這個(gè)電視機(jī)就自動(dòng)進(jìn)入休眠狀態(tài)，再過兩分鐘之后還沒有人怎么辦？它就把電視機(jī)給關(guān)了。同理，它也可以在智能空調(diào)當(dāng)中有很大的應(yīng)用，它一旦檢測到某個(gè)人在屋里出現(xiàn)，它能檢測到方位，就會(huì)把空調(diào)的風(fēng)打向那個(gè)人。特別家庭里面還有小孩的，他們喜歡這個(gè)特征，為什么呢？當(dāng)我們裝紅外傳感器之后，小孩慢慢慢慢走進(jìn)電視機(jī)，電視機(jī)開了時(shí)間很長的時(shí)候，會(huì)發(fā)熱，小孩觸摸上面會(huì)傷到，它一到距離電視機(jī)就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。

　　超聲波傳感器，在這里邊開車的人非常多，誰都知道倒車?yán)走_(dá)是我們不可缺少的一部分，那這就是用超聲波傳感器，在汽車上叫倒車?yán)走_(dá)。

　　超聲波傳感器還有其他的應(yīng)用，比如說安防方面，在家里安裝一個(gè)超聲波傳感器，一旦有人進(jìn)來之后，整個(gè)超聲波波形發(fā)生改變，接受器會(huì)發(fā)出警報(bào)。再一個(gè)超聲波傳感器在智能交通上起到一定的作用，因?yàn)樗梢詸z測很遠(yuǎn)和很近的距離。

　　再一個(gè)就是熱傳感器，它可以檢測屋內(nèi)溫度，從而進(jìn)行適時(shí)控制。這些傳感器實(shí)際上我們每年都會(huì)把產(chǎn)品進(jìn)行更新，但是它是作為成熟的技術(shù)和成熟的產(chǎn)品，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

　　下面我們來看一些新的傳感器。這里邊的這些傳感器包括氣體傳感器，特別是在環(huán)保要求非常高的狀況下，我們要求改善我們的空氣質(zhì)量，我們需要?dú)怏w傳感器。另外FID我把它列在傳感器里面，我會(huì)在后面會(huì)給大家介紹生命特征傳感器，給你們講一個(gè)特殊的應(yīng)用，將來你們會(huì)很喜歡，說不定你們每人會(huì)帶上一個(gè)，因?yàn)樗鼘δ闳粘Ｉ钣泻艽蟮膸椭?/P>

　　還有透明壓電傳感器，水分傳感器，在這里不一一介紹了，但是我對新的傳感器會(huì)說一些。

　　比如說水分傳感器，它在家里面有很多的應(yīng)用。你在廚房和衛(wèi)生間水管接頭處，一旦你家水管漏水之后，它自動(dòng)把漏水信息傳到手機(jī)上，你可以做及時(shí)的處理。

　　現(xiàn)在我們看三種氣體傳感器。村田在做氣體傳感器采用三種技術(shù)，分別是：光技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、壓電振動(dòng)技術(shù)。

　　我們可以把二氧化碳傳感器放在家里，可以隨時(shí)檢測空氣質(zhì)量。我們在開車的時(shí)候，如果你有二氧化碳傳感器檢測功能，你開長了，有點(diǎn)想打磕睡，這時(shí)候它就自動(dòng)把通風(fēng)設(shè)備打開。也就是說在工廠里邊，在大樓里邊，在各個(gè)地方都有很多的應(yīng)用，它的具體應(yīng)用要求在右下角這個(gè)表里面有，我就不一一去讀了，我只是給大家介紹一下二氧化碳傳感器的原理，有可能工程師對這個(gè)介紹感興趣，其他的不感興趣，不感興趣的你就把它當(dāng)成科普。

　　這個(gè)傳感器主要由紅外線光源發(fā)出光源，這個(gè)光最容易被二氧化碳吸收，然后在傳感器里邊有一種光濾波器，它只允許4.26微米光的波長通過，最后紅外傳感器能感知到通過的紅外光，當(dāng)這個(gè)氣體，大氣當(dāng)中的氣體注入到這個(gè)傳感器腔體之后，它就會(huì)吸收紅外光源發(fā)出的4.26微米的光。這個(gè)二氧化碳傳感器采用的是光技術(shù)。

　　下面我們來看一下用另外兩種技術(shù)做的傳感器。一種是半導(dǎo)體技術(shù)，另外一種是壓電振動(dòng)技術(shù)。采用半導(dǎo)體技術(shù)的紅外傳感器是把半導(dǎo)體薄膜加熱到一定溫度，在特定的溫度，某種特定的氣體分子會(huì)依附在這個(gè)半導(dǎo)體薄膜上，這個(gè)氣體分子和半導(dǎo)體膜發(fā)生反映，從而導(dǎo)致電阻發(fā)生變化，根據(jù)電阻大小來決定這個(gè)被檢測氣體的濃度，檢測過之后，被檢測氣體怎么辦？再溫度加高一點(diǎn)這些分子就全跑了。

　　還有采用壓電振動(dòng)技術(shù)。壓電體工作原理是你給它加電，它就會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，這個(gè)薄膜根據(jù)震動(dòng)頻率會(huì)吸收一部分某種分子，這些特定的分子從而改變了壓電體的質(zhì)量，質(zhì)量改變之后震動(dòng)就會(huì)變了，就根據(jù)頻率變化來檢測氣體濃度。

　　比如說在家里邊，你的煤氣，家里抽煙的廢氣，甲醛等等，所以有很多很多的廢氣，在家里邊裝上這些氣體傳感器會(huì)改善我們的生活質(zhì)量，因?yàn)樗^指標(biāo)之后就會(huì)傳給網(wǎng)關(guān)叫你及時(shí)的打開這些通訊設(shè)備。

　　這是透明壓電傳感器，它的主要應(yīng)用就是說我能不能讓音響業(yè)沿著一個(gè)特定的方向去傳播，答案是可以的。村田在它的演示廳里面有這個(gè)演示，有這個(gè)應(yīng)用，在這里就不介紹了。

　　剛才看到的都是傳感器，現(xiàn)在我們看它的應(yīng)用。第一個(gè)應(yīng)用就是智能家居，這是村田提供的智能家居整體解決方案。這個(gè)整體解決方案從傳感器的不同節(jié)點(diǎn)，這是一些高層次的，就是在網(wǎng)絡(luò)層面的，我們還是來看一個(gè)具體的應(yīng)用。

　　這是智能家居整體的解決方案演示，我們在演示大廳里面有一些適時(shí)的演示和控制，你們感興趣可以去參觀。這個(gè)網(wǎng)關(guān)可以時(shí)時(shí)去檢測、采集各種信息，比如說溫度的信息，震動(dòng)的信息，人體移動(dòng)的信息，二氧化碳的信息，只要傳感器可以檢測出來的信息，它都可以得到，通過得到這些信息，它可以去適時(shí)去控制你們家里面的電器，比如說空調(diào)、風(fēng)扇、燈、洗衣機(jī)，比如說你們家里面的窗簾裝上這么一種裝置，也可以進(jìn)行控制，另外還有安防。

　　像這類的整體解決方案你可以用Ipad和手機(jī)進(jìn)行適時(shí)控制。在整體解決方案當(dāng)中有網(wǎng)關(guān)，還有節(jié)點(diǎn)，現(xiàn)在我們來看節(jié)點(diǎn)。這個(gè)節(jié)點(diǎn)看起來構(gòu)造很簡單，主要是由天線，因?yàn)樗怯脕戆l(fā)送和接受信號。然后有一個(gè)ZigBee的芯片，還有一個(gè)處理器，以及根據(jù)不同應(yīng)用所選擇的傳感器，在這里邊有溫度傳感器，光傳感器，濕度傳感器和整體移動(dòng)傳感器。

　　順帶跟大家說明一下，這個(gè)節(jié)點(diǎn)本身沒有辦法工作，它必須由外部的電源供電。在我后半部分演講當(dāng)中會(huì)跟大家提到，這個(gè)供電是一個(gè)極大的問題，因?yàn)槟阋胱屛锫?lián)網(wǎng)做到無處不在，無時(shí)不在，并不是每個(gè)地方都能供上電的，怎么解決供電問題，先給大家埋下一個(gè)伏筆。剛才這個(gè)是整個(gè)智能家居從網(wǎng)絡(luò)層面到應(yīng)用場景、節(jié)點(diǎn)以及網(wǎng)關(guān)。

　　現(xiàn)在我們來看下一個(gè)智能醫(yī)療，智能醫(yī)療它的范圍非常的廣泛，我不可能在這里邊介紹，我只可能說一個(gè)應(yīng)用場景。這里邊就是我一開始介紹，一個(gè)生命特征傳感器。生命特征傳感器在左上角這個(gè)圖有兩個(gè)電極，電極一包括了一個(gè)傳感器、電極和微處理器。右邊的電極主要是一個(gè)傳感器。當(dāng)你把兩個(gè)手指放到相應(yīng)的位置時(shí)候，它就會(huì)檢測出它所需要的信息，最后可以決定你的脈搏，可以決定你血中的含氧量，同時(shí)還可以檢測出心電圖。

　　心電圖根據(jù)兩個(gè)手指之間的電壓變化決定出來的，原理就是這樣的。血中的含氧量是怎么決定的呢？你看右下角，這里有一個(gè)光源，還有一個(gè)探測器，它可以檢測到血紅素的濃度，從而檢測出血的含氧量。

　　生命特征傳感器能檢測出哪些數(shù)據(jù)呢？右邊這個(gè)可以套在手指上，左邊可以兩個(gè)手指一起放上。左下角的圖可以告訴你血中的含氧量，同時(shí)告訴你心跳速度是多少。這個(gè)疲勞度也可以告訴你，比如說你達(dá)到了60%，60%沒問題，這對我們保健來說有很大很大的作用。

　　剛才談的是智能醫(yī)療，也是傳感器，現(xiàn)在談一下物流。物流大家知道在物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中運(yùn)用的非常多，我在這里邊就不去多說了，只是談一個(gè)具體的產(chǎn)品和它的應(yīng)用。

　　這是村田的一個(gè)叫做RFID，幾年前在歐洲獲得產(chǎn)業(yè)獎(jiǎng)，中文就叫做魔術(shù)帶。這它必須有一個(gè)RFID IC，然后有一些印刷電路的天線，這樣作出RFID的標(biāo)簽，它工作的帶寬非常寬，它可以在中國用，也可以在美國用，也可以在日本用，還可以在歐洲用。你看左上角這個(gè)圖，它有大小，有大一點(diǎn)的RFID標(biāo)簽，也有小一點(diǎn)的RFID標(biāo)簽。有些人會(huì)問大的和小的區(qū)別是什么呢？我可以跟大家說，它在性能上有一定的區(qū)別，我用生產(chǎn)控制上的實(shí)例跟大家解釋一下。

　　我有四塊板子，四塊板子上面有四種不同的RFID，芯片是一樣的，但是天線大小是不一樣的。第一個(gè)天線總共面積只有0.25平方厘米，但如果你去讀這個(gè)RFID，距離超過0.7米就讀不著了，那怎么辦？就要增加天線的尺寸，當(dāng)我把尺寸增加到0.5平方厘米，可讀距離就到1.6米，增加到1.2平方厘米會(huì)達(dá)到3.6，如果4.2平方厘米就可以讀到5米，所以你們在選擇RFID要注意到讀寫的距離有多大。

　　我們都知道物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，位置信息是非常非常重要的。我們在這里邊，誰的手機(jī)可以接到GPS信號？沒有人。但是我如果需要相對位置信號怎么辦？村田推出了一種叫本地化的定位系統(tǒng)，它采用的天線技術(shù)和設(shè)備技術(shù)，當(dāng)然還有通信技術(shù)以及軟件技術(shù)。

　　這個(gè)系統(tǒng)是怎么組成的呢？一個(gè)主機(jī)另外可以帶900個(gè)子機(jī)。主機(jī)是怎么做得呢？你看下邊這個(gè)圖，它有三個(gè)天線，實(shí)際上這個(gè)天線從技術(shù)層面上來說，它組成了一個(gè)天線陣。而子機(jī)在那邊發(fā)出信號，主機(jī)三個(gè)天線去接收，接收的信號三個(gè)信號定位不同，距離不同，我們知道決定空間位置需要三個(gè)因素XYZ，我有三個(gè)天線可以決定XYZ，這就是它最基本的工作原理。

　　本地定位系統(tǒng)有很多的應(yīng)用，比如說我們出去旅游，經(jīng)常會(huì)看到旅游觀光客當(dāng)中的人特別愛遲到，那怎么辦？你就發(fā)一個(gè)信息，他就知道到時(shí)間了，該回來了，當(dāng)中導(dǎo)游就拿一個(gè)Ipid。還可以在幼兒園、老人院和其他地方都有很廣泛的應(yīng)用。

　　今天早晨有很多的發(fā)言都談到物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展前景，無處不在，無時(shí)不在。那它的關(guān)鍵在于什么地方？我們能不能讓這些傳感器無處不在，無時(shí)不在，以便能夠時(shí)地檢測出最原始的信息呢？其實(shí)是可以的，但是給我們提出很高的要求。你要想讓這個(gè)傳感器做到無處不在，它的成本一定要低。你說，我10塊錢，20塊錢，別人說免了，我不要。那如果把成本降下來，別人說可以。制作出傳感器，你要對傳感器的質(zhì)量要求高。為什么這么說？如果傳感器感知出來的信息本身就是錯(cuò)的，它從感知層到了網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層到了運(yùn)用層，進(jìn)行云計(jì)算，它永遠(yuǎn)沒辦法給你提供出正確的信息，所以對傳感器感知出來信息的正確度要求非常高。那我們說了傳感器無處不在，我一定要把傳感器弄到東北的冰天雪地里面，我檢測那些樹木，比如我把這些傳感器用在新疆沙漠里面，夏天溫度非常非常的高，冬天的溫度非常非常的低。那另外我可以把這些傳感器需要用到我國南方，像云南那邊的森林里邊，濕度又非常高，那你怎么解決這些可靠性問題呢？所有這些問題都是給傳感器行業(yè)提出很高的要求。

　　我們必須要解決這些問題，那怎么解決？我們必須要有相應(yīng)的技術(shù)。比如說采用納米技術(shù)，只有采用這樣先進(jìn)的技術(shù)，才能把這些傳感器做成小型化。但是在一些運(yùn)用場景里面，就需要多傳感器的系統(tǒng)在里邊，這樣可以節(jié)省能源，同時(shí)也不需要其他芯片在里邊，可以節(jié)省成本。

　　今天上午劉海濤博士還說過，運(yùn)算量實(shí)在是太大了，那怎么辦呢？那我們能不能作出智能傳感器，也就是說，傳感器本身就帶有芯片，它把原始的信息感知出來之后，就進(jìn)行時(shí)時(shí)處理，然后把它送到信號里邊得到時(shí)時(shí)的控制。

　　拋開3G網(wǎng)絡(luò)不談，我們可以通過wi-Fi、PLC等等，所有這些技術(shù)都是為了把信息傳出去，但是在有些地方?jīng)]辦法供電，信息傳不出去，你能不能找到一種很好的解決方案，也就是說能量自給系統(tǒng)。其實(shí)答案是有的，在我們周圍到處都是能量，我們在開車的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)那個(gè)熱量很多，能不能把它收集出來？我們在跑步的時(shí)候，你的手臂在移動(dòng)，那是動(dòng)能，能不能把它收集出來？還有太陽能。在我們周圍不缺乏能量，關(guān)鍵是我們怎么把這些能量給它收集起來，為我們利用。

　　今天在這里談四種把這種能量變成器械的這些技術(shù)。第一種是采用壓電發(fā)電，第二種是采用熱敏發(fā)電，第三種是采用震動(dòng)發(fā)電，第四是采用射速增強(qiáng)發(fā)電。

　　壓電很簡單，我們周圍環(huán)境當(dāng)中如果有某種壓力存在的話，你就放著壓電材料，這種壓電材料就產(chǎn)生了電流，電流就是電能。

　　第二種技術(shù)是熱敏發(fā)電，它采用的是半導(dǎo)體技術(shù)。

　　第三種是震動(dòng)發(fā)電，其實(shí)它的原理非常的簡單，它就是根據(jù)平行板電容器的原理，上面的極板不動(dòng)，地下的極板水平方向移動(dòng)，根據(jù)震動(dòng)讓水平方向移動(dòng)，這兩個(gè)極板之間的相對面積就變低了，但是上面的電沒變，底下的電變散了，這就形成了電壓，然后轉(zhuǎn)換成電能。

　　第四是色素增強(qiáng)發(fā)電，實(shí)際上就是采用光電效應(yīng)，它根據(jù)某種特定色素可以有效的把光能轉(zhuǎn)變成電能。

　　今天在這里已經(jīng)跟大家談了傳感器技術(shù)，傳感器產(chǎn)品，無線通信模塊，能量自給系統(tǒng)，村田在這些領(lǐng)域都有很好的產(chǎn)品，而且有整體的解決方案。最后，村田愿意用這些先進(jìn)的傳感器及無線通信技術(shù)，全力支持中國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，謝謝大家。