1、车联网
车联网行业中,车载智能终端、车载扫码支付设备、行车记录仪、车载综合监控/DVR。车载设备借助物联卡,流量卡实现车与车、人、路、平台之间的联系。
2、智慧物流
智慧物流是指物联网用于物流行业,在物流的运输、仓储、包装、装卸、配送,大大降低了物流运输成本,提高运输效率,在物流中的运用大致是这四个方向:仓储管理、运输监测、冷链物流、智能快递柜。
3、智能穿戴
智能穿戴其实就是指智能手表、智能手环、智能眼镜等,物联网卡是智能穿戴行业不可或缺的一部分。
4、智慧城市
智慧城市是未来城市发展的方向和趋势,通过物联网、云计算、大数据、空间地理信息集成等智能计算技术的应用,使得城市管理、教育、医疗、交通运输、住宅等更互联、高效和智能,人们可以随时随地享受到便利的生活。
5、智能安防
安防是物联网的一大应用场景,智能安防主要包括三大部分,智能门禁、报警系统、监控系统,行业中主要以安防监控为主。
6、智慧农业
将物联网技术运用到农业中去,使传统农业更具“智慧”,从而实现农业无人化、自动化、智能化管理。
7、智慧医疗
安全健康也是我们非常关心的问题,物联网技术在医疗行业中有着极大的作用,物联网卡将设备进行连接,实现信息实时采集和稳定传输数据,对医疗行业的服务水平和效率有着积极的促进作用。在医疗中的运用大致是这两个场景:可穿戴医疗设备、数字化医院。
物联网,即“万物相连的互联网”,是在互联网基础上延伸和扩展的网络,它将各种信息传感设备与网络结合起来而形成的一个巨大网络,实现在任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通,让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。
物联网在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用,有效的推动了这些方面的智能化发展,使得有限的资源更加合理的使用分配,从而提高了行业效率、效益。
物联网具有以下特征:
物联网可以实现全面感知,即利用射频识别(RFID)、传感器、二维码等电子编码随时随地获取所需物体的信息;
物联网可以实现可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;
物联网可以实现智能处理,利用云计算,模糊识别等各种智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,并且对物体实施智能化的控制。
我国物联网,年复合增长率超过25%
2016年6月,科技研究机构国际数据公司IDC表示,到2020年,全球物联网的市场将达到17万亿,从2014年的6558亿美元,以每年年复合增长率169%的速率快速攀升。物联网的整个市场形态,正在不断地呈现出新的玩家、新的商业模式以及各种各样的产品以及解决方案。
2017年9月13日,中国经济信息社在无锡发布的《2016-2017年中国物联网发展年度报告》中显示,中国已经形成了包括芯片和元器件、设备、软件、系统集成、电信运营、物联网服务等较为完善的物联网产业链。已部署的机器到机器终端数量突破1亿,物联网产业规模已从2009年的1700亿元跃升至2016年超过9300亿元,年复合增长率超过25%。
当然,这仅仅是整个国内物联网市场的一个缩影。随着移动互联网时代逐渐开始向万物互联时代转变,无论是工业、农业、制造业,物联网都正在成为一种划时代的革命性技术。
医疗,物联网的必争之地
医疗,这个与人类生存息息相关的行业,同样也有理由实现互联互通。
医疗改革的不断推进,迫使医疗机构的内部建设、经营管理在医院运行中的地位越来越高。在此背景下,医院要想进一步提高医疗质量,降低服务成本,提高医疗服务质量,就应该以确切的疗效和无微不至的服务来树立自己的品牌,以品牌的提升来带动医院的全面发展,维护医院正面形象,避免医患冲突。通过精细化运营管理,降低服务成本,让医院长久持续地发展。
因此,人财物的管理必然要更加精细化,以最低的成本提供最优质的服务。
物联网技术的出现,能够帮助医院实现对医疗对象(如医生、护士、病人、设备、物资、药物等)的智能化感知和处理,支持医院内部医疗信息、设备信息、药品信息、人员信息、管理信息的数字化采集、处理、存储、传输等。帮助医院实现解决医疗平台支撑薄弱、医疗服务水平整体较低、医疗安全生产隐患、医疗管理成本高等问题。
简单来说,物联网既提升了医疗服务水平,也帮助医院实现了开源节流。
埃森哲(Accenture)在2017年发布的《2017年医疗物联网调查》中指出,到2020年,物联网在医疗领域的市场价值将达到1630亿美元,2015年至2020年间复合年增长率为381%。
报告显示,当今的医疗机构对于IoHT解决方案的投资比例,正随着IT预算的整体规模而增加。IT预算总额低于2600万美元的医疗机构,将其预算的58%用于投资物联网;预算总额为2600万-5000万美元的医疗机构,投资比例为96%;预算总额为5100万-1亿美元者,投资比例为104%;预算总额为1亿-2亿美元者,投资比例为126%;预算总额超过2亿美元者,投资比例则达到了137%。
国家智慧医疗评价指标体系的构建与物联网应用场景
2016年8月,中国医院杂志发表了一篇《国家智慧医疗评价指标体系的构建》的研究文章。该研究项目组受国家卫生计生委规划信息司委托,采用德尔菲法建立一套科学的国家智慧医疗评价指标体系。用于综合评价医院的智慧应用于管理水平,指导和促进医疗机构的智慧应用与建设。
参与咨询的专家主要来自信息化程度较高的三级医疗机构长期从事医院管理、卫生信息管理的管理者,专家权威系数较高。经过两轮咨询,专家在评价指标体系的构成及权重系数上基本达成一致。目前该评价指标体系已经在北京、上海、广东、浙江、江西、内蒙古、河北、黑龙江等多个省份开始进行内部测评。
其中标黄的部分为医疗物联网企业的潜在切入场景
在智慧医疗评估体系中,与医疗物联网应用场景相关的二级指标主要为基础设施(0764)、智慧患者(0237)、智慧管理(含行政、业务)(0130)、智慧护理(0085)、智慧后勤(0036)和智慧保障(0142)。根据这些信息,我们能够判断出物联网企业发力重点应该为两个方面,一是围绕患者服务为中心的护理、后勤和基础设施;二是围绕医院人财物为中心的保障和行政业务管理。
事实果真是这样吗?
无锡,中国物联网起航之城
为了解目前医疗物联网的落地场景,动脉网整理和分析了国内的24家知名医疗物联网企业。
从图表中的数据发现,目前国内物联网企业最为集中的地方分别是北京、杭州、深圳和无锡。北京、深圳、杭州作为国内互联网企业最为集中的几个地区,并不让人意外。值得一提是无锡,这个有着“中国物联网起航之城”称号的城市。
从上世纪70年代起,无锡就开始引进半导体产业,在90年代,无锡实施了国家“908”工程。迄今,无锡已形成完整的IC设计、制造、封测产业链,是仅次于上海的中国IC产业产值第二大城市。
也正是由于IC产业是物联网产业链中不可或缺的一环,因此近年来,大量无锡IC设计企业将研发方向转入传感及RFID领域。几乎所有的设计企业都与物联网的配套相关,良好的IC产业基础使无锡成为物联网产业的天然襁褓。
在这24家企业中,本文整理出了14个医疗物联网的应用场景。分别是体征监测(心电、血糖、睡眠质量等)、移动护理(移动查房)、人员管理(护理人员定位、婴儿防盗、老人定位等)、输液管理、资产管理(血液管理、器械管理、高值耗材管理等)、远程转诊会诊、报警求助、手术室管理、环境监控(PM25、温湿度、光照等)、院内导航、标本送检、药品管理、冷链管理以及床旁交互。
根据应用场景的不同特性,本文将这14个场景分为两大属性,分别是医疗服务需求和成本控制需求。正如我们之前预料的那样,围绕患者服务为中心的护理、后勤和基础设施。以及围绕医院人财物为中心的保障和行政业务管理是物联网企业在医疗的落地重点。以下为这两种需求的分布图(仅供参考):
由图可知,目前医院对于物联网的需求基本重点放在了提升医疗服务质量上。而成本控制方面,包括设备管理、耗材管理等应用还相对较少。
由于设备和耗材管理并不能为医院非常直观地反映成本控制的效果。再加上药品零差率和医疗付费方式改革,让医院不太愿意再在医疗器械等环节加大投入,所以这也导致了医院对于这方面的物联网应用热情度不高。但长期来看,医院通过物联网实现资产管理是必然的趋势,但仍然需要一定的接受时间。
针对体征监测、移动护理、人员管理、输液管理和资产管理这5大重点领域,本文分别采用了具体案例,来详细说明它们的真实落地情况。
4大应用场景落地案例
体征监测
随着医院重症病人、传染病人和发热病人的不断增加,护理人员需要频繁测量体温、脉搏等生命体征。传统测量体温等生命体征的方法和数据记录方法,不仅时间长、效率低,而且测量工作也费时费力。
物联网体温标签,采用物联网技术,对病人体温实现实时、连续、自动采集,变传统的体温测量为体温监护,为医院提供简约、智能的体温监测方案。
1、可连续采集,变体温测量为体温监护,第一时间发现病情拐点
2、24小时实时显示,提供体温信息可视化界面。
人员定位
基于物联网技术的人员定位管理系统,是Wi-Fi技术和RFID技术在医疗行业的典型应用。通过加强对特殊患者位置及动态的监管,能够真正做到“以患者管理为中心”。
该系统实现了对医院各类人群的精细化和智能化管理,精确的RoomLevel级和BedLevel级定位服务、自定义事件机制及多样化提醒方式,更加切合医院实际应用场景,物联网产生的感知信息丰富医疗信息数据的同时也为医护人员的日常工作带来极大的便利。
常见定位人员包含:医生、护士、病患、新生儿以及发送人员等其他医务工作者。
此外,三甲医院的新生儿普遍较多,如果不采用有效的标识,往往会造成婴儿错抱及婴儿被盗等问题,给医院及婴儿家庭带来灾难性的后果。
该婴儿防盗系统通过为婴儿和母亲佩戴有源的RFID远距离标签,实现母亲和婴儿的匹配。其中,母婴身份信息匹配管理功能包含在母亲标签中,婴儿标签一旦被佩戴至婴儿脚踝后,(未经允许) 私自取下,系统将自动产生报警信息。同时,系统可在婴儿活动空间内布置物联网AP用于采集婴儿的信息。配合在病区出入口安装出口监视器,从而实现对婴儿全方位,全时段的24小时监控。
输液管理
作为国家重点大学研究型附属医院的中山医院,每年门急诊量达280万余人次,收住病人6万人次。如此巨大的患者量,给医院的医护人员带来了极大的服务压力。对此,医院希望用物联网技术来帮助护士减轻工作量。
中山医院信息科的相关人员希望搭建一个部署简单、不绑定业务软件厂商的物联网平台,既能稳定支撑业务系统,又可以和现有的无线网络无缝对接的物联网方案。
由于这套系统可以实时监测输液余量,因此医护人员在工作中可以根据屏幕显示输液量,做到提前备药,提前换液。一旦出现某个病人输液速度过快的情况,系统便会自动报警,让医护人员实时掌握输液滴速,保证输液安全。
中山医院护理部主任表示:“过去,我们一直在寻求能提升护理质量和护理安全的好方法。使用了这套全闭环输液管理系统,既缩短了护理工作中输液所占用的时间,同时也极大程度规避了医疗风险事件,有效提升了患者的就医满意度。如今,工作轻松很多,呼叫铃声也变得很少,病区很安静,病人也比较满意,一切都变得井然有序。”
资产管理
过去医院的高值耗材,设备科发出去给科室,并不知道科室到底用在哪一位病人身上,是用了还是丢了。但如果引进物联网之后,就能形成一个全流程的闭环管理。比如耗材是在哪个科室申请的,哪个供应商供应的,采购价格是多少,进入库房之后,被哪个科室领用走了,最后用到哪个病人身上,医院都能一清二楚,因为这些信息都被系统一一记录在案。
在医疗设备方面,现阶段三甲医院固定资产较多,却少有医院能有准确的数据。财务科与设备科的报表差异大,在业内来看却十分正常。
某三甲医院院长称:“我们以前用的条码管理,每年盘点也至少要2个月,有些条码污损还读不出来,而且条码信息量比较少,不能确保数据准确,如果用上RFID电子标签读取,信息量会很完善,全程可追溯,估计1周就能全部完成。”
过去,医院在总体效益好的时候会倾向于增购设备。但在精细化管理之后,医院设备科会先对每台设备的效益进行分析,如果发现其中某台设备的使用率较低,那么就意味着,医院并不需要再购买新的设备,只需要提高这台设备的利用率即可。
很多时候医院修一套设备,比买台新的还贵,因为没参考数据。现在管理人员通过物联网平台,买设备的费用、设备的营收、维修的花销,整个产品的利用曲线都能了如指掌。
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1更安全的保护措施。在新技术出现之初,它的技术力量几乎都集中在创新上,导致监管水平低下,这就使业界的兴奋、激进和政策、监管的滞后常常形成鲜明的对比。由于物联网设备和基础设施的价格下降,企业在物联网设备上的应用也越来越普遍,这种创新和应用一旦普及,各种新技术的风险也突显出来。
2更普遍使用智能消费品设备。IoT所覆盖的行业人群广泛,从智慧交通、智能物流、医疗、农业、能源等行业应用,到私人智能家居、个人、智能汽车等应用,无论是降低成本,还是提高中国居民的生活质量,都将是中国居民生活质量的巨大提升。
随着物联网的逐渐铺开,人们已经在生活中看到了越来越多的物联网模块:智能水表,共享单车,等等。目前的物联网仍然主要由运营商推动,物联网模块需要使用标准蜂窝协议与基站通讯。由于基站需要覆盖尽可能大的面积,因此物联网模块需要能做到在距离基站很远时仍能通讯,这就对于物联网模块的射频发射功率有了很高的要求;从另一个角度来说,物联网模块在做无线通讯时仍然需要消耗高达30mA的电流,这使得目前的物联网模组仍然需要配合较高容量的电池(如五号电池)才能工作,这也导致了物联网模组的尺寸很难做小。
为了能进一步普及物联网,必须克服这个功耗以及尺寸的限制。例如,如果未来要把物联网做到植入人体内,则不可能再搭配五号电池,而必须使用更小的电池甚至使用能量获取系统从环境中获取能量彻底摆脱电池的限制。为了实现这个目标,从通讯协议上说,可以使用更低功耗的自组网技术,类似BLE;而从电路实现上,则必须使用创新电路来降低功耗。
能量获取技术
根据之前的讨论,目前电池的尺寸和成本都已经成为了限制IoT设备近一步进入潜在市场的瓶颈。那么,有没有可能使用从环境中获得能量来支持物联网节点工作呢这种从环境中获取能量来支持物联网节点工作的模块叫做“能量获取”(energy harvesting),目前能量获取电路芯片的研究已经成为了研究领域的热门方向。
目前最成熟的能量获取系统可以说是太阳能电池。传统太阳能电池能提供较好的能量获取效率,但是付出的代价是难以集成到CMOS芯片上。最近,不少研究机构都在使用新型CMOS太阳能电池,从而可以和物联网节点的其他模块集成到同一块芯片上,大大增加了集成度并减小模组尺寸。当然,集成在CMOS芯片上的太阳能电池需要付出低能量输出的代价,目前常见的CMOS片上太阳能电池在室内灯光下能提供nW等级的功率输出,而在强光下能提供uW级别的功率输出,这就对物联网模组的整体功耗优化提出了很高的要求。另一方面,也可以将能量获取与小尺寸微型电池配合使用,当光照较好时使用太阳能电池而在光照较弱时使用备用电池,从而提升整体物联网模组的电池寿命。
除了太阳能电池外,另一个广为人知的环境能量就是WiFi信号。今年ISSCC上,来自俄勒冈州立大学的研究组发表了从环境中的WiFi信号获取能量的芯片。先来点背景知识:WiFi的最大发射功率是30dBm(即1W),在简单的环境里(即没有遮挡等)信号功率随着与发射设备的距离平方衰减,在距离3m左右的距离信号功率就衰减到了1uW(-30dBm)左右,而如果有物体遮挡则会导致功率更小。俄勒冈州立大学发表的论文中,芯片配合直径为15cm的天线可以在非常低的无线信号功率(-33dBm即500nW)下也能工作给电池充电,能量获取效率在5-10%左右(即在距离发射源3m的情况下输出功率在50nW左右)。因此,WiFi信号也可以用来给物联网模组提供能量,但是其输出功率在现实的距离上也不大,同样也需要节点模组对于功耗做深度优化。
另外,机械能也可以作为物联网节点的能量获取来源。压电效应可以把机械能转换为电能,从而使用压电材料(例如压电MEMS)就能为物联网节点充电。使用压电材料做能量源的典型应用包括各种智能城市和工业应用,例如当有车压过减速带的时候,减速带下的物联网传感器上的压电材料可以利用车辆压力的机械能给传感器充电并唤醒传感器,从而实现车辆数量统计等。这样,机械压力即可以作为需要测量的信号,其本身又可以作为能量源,所以在没有信号的时候就无需浪费能量了!压电材料的输出功率随着机械能的大小不同会有很大的区别,一般在nW-mW的数量级范围。
唤醒式无线系统
传统的IoT无线收发系统使用的往往是周期性通讯或主动事件驱动通讯的方案。周期性通讯指的是IoT节点定期打开与中心节点通讯,并在其他时间休眠;事件驱动通讯则是指IoT节点仅仅在传感器监测到特定事件时才与中心节点通讯,而其它时候都休眠。
在这两种模式中,都需要IoT节点主动与中心节点建立连接并通讯。然而,这个建立连接的过程是非常消耗能量的。因此,唤醒式无线系统的概念就应运而生。
什么是唤醒式无线系统就是该该系统在大多数时候都是休眠的,仅仅当主节点发射特定信号时才会唤醒无线系统。换句话说,连接的建立这个耗费能量的过程并不由IoT节点来完成,而是由中心节点通过发送唤醒信号来完成。
当建立连接的事件由中心节点来驱动时,一切都变得简单。首先,中心节点可以发射一段射频信号,而IoT节点可以通过能量获取(energy harvesting)电路从该射频信号中获取能量为内部电容充电。当IoT节点的电容充电完毕后,无线连接系统就可以使用电容里的能量来发射射频信号与中心节点通讯。这样一来,就可以做到无电池 *** 作。想象一下,如果不是使用唤醒式无线系统,而是使用IoT主动连接的话,无电池就会变得困难,因为无法保证IoT节点在需要通讯的时候在节点内有足够的能量。反之,现在使用唤醒式系统,中心节点在需要IoT节点工作时首先为其充电唤醒,就能保证每次IoT节点都有足够能量通讯。
那么,这样的唤醒式无线系统功耗有多低呢在2016年的ISSCC上,来自初创公司PsiKick发表的支持BLE网络的唤醒式接收机在做无线通讯时仅需要400 nW的功耗,而到了2017年ISSCC,加州大学圣地亚哥分校发表的唤醒式接收机更是把功耗做到了45 nW,比起传统需要毫瓦级的IoT芯片小了4-6个数量级!
来自UCSD的45 nW超低功耗唤醒式接收机
反射调制系统
唤醒式接收机主要解决了无线链路中如何低功耗接收信号的问题,但是在如果使用传统的发射机,则还是需要主动发射射频信号。发射机也是非常费电的,发射信号时所需的功耗常常要达到毫瓦数量级。那么,有没有可能在发射机处也做一些创新,降低功耗呢
确实已经有人另辟蹊径,想到了不发射射频信号也能把IoT节点传感器的信息传输出去的办法,就是由华盛顿大学研究人员提出的使用发射调制。反射调制有点像在航海和野外探险中的日光信号镜,日光信号镜通过不同角度的反射太阳光来传递信息。在这里,信号的载体是太阳光,但是太阳光能量并非传递信号的人发射的,而是作为第三方的太阳提供的。类似的,华盛顿大学研究人员提出的办法也是这样:中心节点发射射频信号,IoT节点则传感器的输出来改变(调制)天线的发射系数,这样中心节点通过检测反射信号就可以接收IoT节点的信号。在整个过程中IoT节点并没有发射射频信号,而是反射中心节点发出的射频信号,这样就实现了超低功耗。
华盛顿大学的Shyam Gollakota教授率领的研究组在反射调制实现的超低功耗IoT领域目前已经完成了三个相关项目。去年,他们完成了passive WiFi和interscatter项目。Passive WiFi用于长距离反射通信,使用WiFi路由器发射功率相对较高的射频信号,而IoT节点则调制天线反射系数来传递信息。多个IoT节点可以共存,并使用类似CDMA扩频的方式来同时发射信息。interscatter则用于短距离数据传输,使用移动设备发射功率较低的射频信号,而IoT节点则调制该射频信号的反射来实现信息传输的目的。Passive WiFi和interscatter芯片的功耗都在10-20微瓦附近,比起动辄毫瓦级别的传统IoT无线芯片小了几个数量级,同时也为物联网节点进入人体内等应用场景铺平了道路。
Passive WiFi(上)与Interscatter(下)使用反射调制,分别针对长距离与短距离应用。
Passive WiFi和Interscatter还需要使用电信号因此需要供电,而Gollakota教授最近发表的Printed WiFi则是更进一步,完全不需要供电了!
在物联网的应用中,许多需要检测的物理量其实不是电信号,例如速度,液体流量等等。这些物理量虽然不是电物理量,但是由于目前主流的信号处理和传输都是使用电子系统,因此传统的做法还是使用传感器电子芯片把这些物理量转化为电信号,之后再用无线连接传输出去。其实,这一步转化过程并非必要,而且会引入额外的能量消耗。Printed WiFi的创新之处就是使用机械系统去调制天线的反射系数,从而通过反射调制把这些物理量传输出去。这样,在IoT节点就完全避免了电子系统,从而真正实现无电池工作!
目前,这些机械系统使用3D打印的方式制作,这也是该项目取名Printed WiFi的原因。
上图是Printed WiFi的一个例子,即转速传感器。d簧、齿轮等机械器件在上方测速仪旋转时会周期性地闭合/打开最下方天线(slot antenna)中的开关,从而周期性地(周期即旋转速度)改变最下方天线的反射特性,这样中心节点只要通过反射射频信号就能读出旋转速度。最下方的图是该传感器在不同转速时的反射信号在时间域的变化情况,可见通过反射信号可以把转速信息提取出来。
超低功耗传感器
物联网节点最基本的目标就是提供传感功能,因此超低功耗传感器也是必不可少。目前,温度、光照传感器在经过深度优化后已经可以实现nW-uW数量级的功耗,而在智能音响中得到广泛应用的声音传感器则往往要消耗mW数量级甚至更高的功耗,因此成为了下一步突破研发的重点。
在声音传感器领域,最近的突破来自于压电MEMS。传统的声音传感器(即麦克风)必须把整个系统(包括后端ADC和DSP)一直处于活动待机状态,以避免错过任何有用的声音信号,因此平均功耗在接近mW这样的数量级。然而,在不少环境下,这样的系统其实造成了能量的浪费,因为大多数时候环境里可能并没有声音,造成了ADC、DSP等模组能量的浪费。而使用压电MEMS可以避免这样的问题:当没有声音信号时,压电MEMS系统处于休眠状态,仅仅前端压电MEMS麦克风在待命,而后端的ADC、DSP都处于休眠状态,整体功耗在uW数量级。而一旦有用声音信号出现并被压电MEMS检测到,则压电MEMS麦克风可以输出唤醒信号将后面的ADC和DSP唤醒,从而不错过有用信号。因此,整体声音传感器的平均功耗可以在常规的应用场景下可以控制在uW数量级,从而使声音传感器可以进入更多应用场景。
超低功耗MCU
物联网节点里的最后一个关键模组是MCU。MCU作为控制整个物联网节点的核心模组,其功耗也往往不可忽视。如何减小MCU的功耗MCU功耗一般分为静态漏电和动态功耗两部分。在静态漏电部分,为了减小漏电,可以做的是减小电源电压,以及使用低漏电的标准单元设计。在动态功耗部分,我们可以减小电源电压或者降低时钟频率来降低功耗。由此可见,降低电源电压可以同时降低静态漏电和动态功耗,因此能将电源电压降低的亚阈值电路设计就成了超低功耗MCU设计的必由之路。举例来说,将电源电压由12V降低到05V可以将动态功耗降低接近6倍,而静态漏电更是指数级下降。当然,亚阈值电路设计会涉及一些设计流程方面的挑战,例如如何确定亚阈值门电路的延迟,建立/保持时间等都需要仔细仿真和优化。在学术界,弗吉尼亚大学的研究组发布了动态功耗低至500nW的传感器SoC,其中除了MCU之外还包括了计算加速和无线基带。在已经商业化的技术方面,初创公司Ambiq的Apollo系列MCU可以实现35uA/MHz的超低功耗,其设计使用了Ambiq拥有多年积累的SPOT亚阈值设计技术。在未来,我们可望可以看到功耗低至nW数量级的MCU,从而为使用能量获取技术的物联网节点铺平道路。
结语
随着物联网的发展,目前第一代广域物联网已经快速铺开走进了千家万户。然而,广域物联网节点由于必须满足覆盖需求,因此射频功耗很难做小,从而限制了应用场景(例如人体内传感器等无法使用大容量电池的场景)。局域物联网将会成为物联网发展的下一步,本文介绍的能量获取技术配合超低功耗无线通信、MCU和传感器可望让物联网节点突破传统的限制,在尺寸和电池寿命方面都得到革命性的突破,从而为物联网进入可植入式传感器等新应用铺平道路。
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行业主要企业:大富科技(300134)、梦网集团(002123)、共进股份(603118)、胜宏科技(300476)、润和软件(300339)、立昂技术(300603)
本文核心数据:全球物联网市场规模、全球物联网连接数量、全球物联网下游行业分布
处于市场验证期
物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等 信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与因特网连接起来,进行信息交换
和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网发 展历史悠久,可分为三个阶段:
物联网连接数超120亿个
根据全球移动通信系统协会(GSMA)统计数据显示,2010-2020年全球物联网设备数量高速增长,复合增长率达19%;2020年,全球物联网设备连接数量高达126亿个。“万物物联”成为全球网络未来发展的重要方向,据GSMA预测,2025年全球物联网设备(包括蜂窝及非蜂窝)联网数量将达到约246亿个。万物互联成为全球网络未来发展的重要方向。
下游制造业/工业占比最大
从下游领域来看,根据IoT
Analytics的数据,2020年全球物联网行业下游占比中,制造业/工业占比22%排在首位,其次是交通/车联网,占比15%。智慧能源、智慧零售、智慧城市、智慧医疗和智能物流分别占比14%、12%、12%、9%和7%,排在第3至7位。
2020年物联网链接内容90%属低功耗、广域网领域
2020年整个物联网90%连接属于低功耗、广域网领域。万物互联趋势下,传统移动蜂窝网络的高使用成本和高功耗催生了专为物联网连接设计的低功耗广域连接技术,对应中低速率应用场景,拥有广覆盖、扩展性强等特征,更符合室外、大规模接入的物联网应用。
2026年市场规模接近155万亿美元
根据知名国际信息技术数据公司lDC的测算,2019年全球loT市场规模为6860亿美元,到2022年,这一数字将突破万亿美元;与此同时,2019年全球通过万物互联传输的数据规模已达到14ZB,2025年传输规模则将达到80ZB。在loT行业本身的从全球来看,目前全球物联网相关的技术、标准、产业、应用、服务处于高速发展阶段。整体上物联网核心技术持续发展,标准体系正在构建,产业体系处于建立和完善过程中。移动互联网连接和工业互联网连接是未来发展的主要趋势,根据lDC的测算数据,2020年全球物联网市场规模为7490亿美元,年平均增长率为1220%;预计2026年,全球物联网市场规模将会接近155万亿美元。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国物联网行业细分市场需求与投资机会分析报告》。
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