北京昆仑海岸传感技术有限公司

   如今，物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，发展物联网对于促进经济发展和社会进步具有重要的现实意义。

    物联网普遍被分为感知层、传输层、智能处理层及应用层，其中感知层主要包括传感器及传感网络，这是物联网的核心和基础，也是整个物联网产业链中需求量最大、价值最高的环节。

    传感技术及产业有它自身的特点，一是基础、应用两头依附。基础依附是指传感技术依附于敏感机理、敏感材料、工艺设备和检测技术四块基石。敏感机理千差万别，敏感材料多种多样，工艺设备各不相同，检测技术大相径庭，没有上述四块基石的支撑，传感技术难以为继。二是技术、投资两个密集。传感技术是典型的交叉学科，技术密集是指传感器在研制和制造过程中技术的多样性、交叉性和综合性。它是多种高技术的综合产物，也是人才密集型产业。传感器在一定程度上代表了一个国家的基础科研能力和产业能力，它的研发周期较长，相关所需如材料制备、加工设备、封装、测试设备等投入较大。因此研究开发和生产某一种传感器要求一定的投资强度，尤其是在工程化研究以及建立规模经济生产线时更要求较大的投资。三是传感器产品分类和品种繁多，粗略可分为10大类、42小类，近6000多个品种。其应用渗透到各个产业和行业部门，它的发展既有各个产业发展的推动力，又强烈地依赖于各产业的支撑作用。只有按照市场需求，不断调整产业结构和产品结构，才能实现传感器产业的全面、协调、可持续发展。
  
                      
                                     图1 多参量传感器节点

    1 创新发展

    昆仑海岸在总结成长历程，分析产业特点的基础上，制定了抓住机遇、创新发展、稳步前进的一系列措施。

    一是集成创新，更好地为农业现代化服务；二是原始创新，更好地为冷链运输业服务；三是协同创新，为更好更快地推广物联网应用服务。

    在现代农业科学技术中，已开始使用各种传感器进行各种参数的检测与控制，如精准农业中土壤墒情和肥力监测、农业生长状态监测、设施农业中温室的温度、湿度、光照、营养液成分的监测，现代畜牧业中饲喂环境自动监测等。中国是一个农业大国，半数以上的人口还工作和散住在农村。现代农业用的传感器以趋势判断为主，精度要求较低，价格也相对便宜。适合普及推广。昆仑海岸以最快的速度，将单温、单湿、单光照、单二氧化碳等传感器集成在一起，成为多参量传感器节点（如图1所示），迅速推向市场，成为第一家能产业化生产多参量传感器节点和农业大棚监控系统（如图2所示）的公司。
 
                      
                                图2 农业大棚监控系统

   物流业是物联网很早就实实在在落地的行业之一。冷链运输是指运输全过程中，无论是装卸搬运，变更运输方式、更换包装等环节，都使其运输的货物始终保持一定温度的运输。冷链运输方式可以是公路运输、水路运输、铁路运输、航空运输，也可以是多种运输方式组成的综合运输方式，冷链运输是冷链物流的一个重要环节。主要运输对象有医药品，如疫苗、血液制品，保鲜食品如：速冻食品、肉类、冷饮、蔬菜、水果、水产品等。

   2 RFID温度标签

    昆仑海岸是国内第一家将RFID射频技术与测量温度的传感器、记录温度的记录器集于一体，研制出既识别、又测温、过程全追溯的RFID温度标签。并将原始创新成果迅速产业化生产。目前有两类产品能满足市场的需要，一类是可用于事后追溯的半有源RFID温度标签，另一类是可用于大量货物实时温度采集的有源RFID温度标签。
 
                  
                               图3 13.56M半有源温度标签以及读卡器

                 
                    
                                   图4 3.56M半有源大功率读卡器

   (1)半有源温度标

   签半有源温度标签通过内置电池为温度采集和存储提供能量，可独立完成温度的采集和存储，当进入到读卡器的有效识别范围内，通过读卡器的激励来获取能量从而完成数据交换，这种温度标签具有极低的消耗电流。

    半有源的温度标签主要有两种类型分别是符合ISO/IEC 15693标准的高频温度标签（如图3所示）和符合ISO/IEC 18000标准的超高频温度标签。二者主要的区别体现在穿透力和识别距离上，高频温度标签的穿透力较强，适用范围比较广泛，可同时适用于液态货物（如血液制品）和固态货物（如速冻食品）的运输，其缺点是识别距离比较短，即便是借助于大功率的读卡器（如图4所示），其有效识别的距离也通常保持在1米范围之内，而对于超高频的标签来说，其识别的距离大大增加，但其穿透性又弱于高频标签。
  
                    
                                  图5 应用流程图

    半有源温度标签的使用流程如下：在产品出库时，根据货物运输的需要，将温度标签设置好温度标签的启动时间和采集间隔周期，将温度标签放到货物运输箱内交付货运方；货物出库完毕，温度标签在达到指定的时间后，会自动启动温度记录功能，以预设的采集周期不间断的记录环境温度值；在货物中转过程中，通过手持终端读取货箱RFID标签的信息和温度，以保证货物的有效性；在产品的入库，可由手持终端或者大功率固定式读卡器根据RFID标签信息，方便、快速、准确分拣货物的同时，验证其温度是否符合存储温度，直接拒收不合格产品。满足存储温度要求的货物在入库的同时，会把温度数据同步导入数据库，整个物流过程中实现了全程的温度记录，确保了产品品质。应用流程如图5所示。

    （2） 有源RFID温度标签

    半有源温度标签具有温度记录的功能，类似于黑匣子，主要用于事后责任认定，对于运输过程中的实时温度报警，则可采用有源温度标签，如图6所示。有源温度标签可以实时测量环境温度值，并将数据主动发送给接收设备，因此对于异常的情况能快速做出反应，以提醒司机采取措施，避免损失。读取设备（如图7所示）可实现大量温度标签的实时温度同时读取，通过读卡器内置的SD卡实现数据记录功能，通过GSM模块实现短信实时温度报警，此外接收设备本身具备网关功能还可以实现远程监控，通过联网功能将数据直接存储到数据中心，终端客户也可以通过Web网页及时查看产品温度信息，有源温度标签须和读取设备配套使用，因此局限于冷链运输过程中对于车厢货物温度的监控，以实现货物温度的实时监控。
      
                  
                                     图6 有源温度标签

                   

                             图7 有源温度标签读卡器
       
    有源温度标签的工作频段主要有四种：433MHz、915MHz、2.4GHz和5.8GHz。这四种频段并无明显的差别，仅在穿透力上433频段略胜一筹，最主要的还是成本的差异。由于有源温度标签属于主动发送数据，因此除了功耗、有效识别距离之外，数据的防碰撞能力和识别标签的最大数量也是一个重要的性能指标。

    目前昆仑海岸正按照“政、产、学、研、用”相结合的模式坚持协同创新，在开发新型智能传感器和传感器网络上下功夫，在研究成果快速产业化生产上下功夫，在更好地为用户服务上下功夫，以更好更快地开展示范应用的实际行动来推动物联网产业的发展。

   摘自《自动化博览》2012年第九期