來源:博觀科技日期:2023-08-09 14:36:32
隨著物聯網技術在各類消費終端和行業領域的規模化應用,全球物聯網連接數已經突破144億,我國也于去年成為全球主要經濟體中率先實現“物超人”的國家。
在數字經濟和綠色低碳經濟的浪潮之下,未來物聯網應用的廣度和深度還將進一步拓展,向萬物互聯加速邁進。在此背景下,具有功耗、成本、尺寸等方面優勢的無源物聯網技術再次走進公眾視野,被認為是實現千億級物聯網連接的關鍵技術。“產學研”各界正圍繞技術、標準、產業、應用積極布局,推動新型無源物聯網快速發展。
正在迸發全新生機
無源物聯網是利用環境能量采集技術,將周圍可用的信號和能量轉化為驅動自身電路的電能,同時利用以反向散射為核心的通信模式,實現向目標節點傳遞信息的技術。相較于其他物聯網技術,無源物聯網主要具備4方面優勢。
一是節能環保,無源物聯網通過采集環境能量維持正常工作,不依賴電源供電,有效降低了碳排放,避免了廢棄電池對環境的污染。二是價格低廉,無源物聯網省去了電源和高功耗元器件的成本,目前無源物聯網標簽的價格已經能夠控制在0.2~0.3元的水平,遠低于NB-IoT、LoRa、BLE等低功耗物聯網技術的模組價格,有利于物聯網連接數的進一步大規模提升。三是尺寸精簡,無源物聯網終端無需為電源等硬件預留空間,形態更為輕薄美觀,整體更加便攜且易于部署。四是廣泛適用,無源物聯網無需考慮常規電源對工作環境的要求,可在高溫、高輻射、高濕度等極端環境中正常工作,大大拓寬了應用場景。
無源物聯網并不是一個新興概念。早在20世紀40年代,雷達技術的發展和進步就催生了最具代表性的無源物聯網技術——RFID,其主要用于軍事領域。1980年后,RFID開始商用,并于2010年進入規模化推廣階段,產品種類不斷豐富,生產成本進一步下降,至今已發展成應用最為廣泛的無源物聯網技術。然而,隨著應用需求的升級,RFID逐漸暴露出通信距離短、讀寫能力弱等“短板”。借此契機,業界于近期提出了新型無源物聯網概念——基于蜂窩的無源物聯網。
與RFID相比,在終端側,新型無源物聯網技術對RFID協議進行了優化,且將工作頻率更改至蜂窩移動通信頻段,因此需要基于全新的芯片和天線打造新型無源標簽;在讀寫器側,新型無源物聯網技術利用5G基站替代傳統一體式讀寫器,基于5G基站更高的發射功率激勵新型無源標簽,使其能夠在更遠的距離將感知信息直接回傳至5G網絡,便于實現大規模組網和集中調度,極大地降低了無源物聯網系統的部署成本。
與此同時,無源物聯網與5G蜂窩網絡相結合,還將進一步拓展移動物聯網的范疇和邊界,助力移動物聯網加速發展。
千億只是起點
在IoT行業,連接數字是評判一個市場的核心指標。比如說,藍牙技術,每年市場出貨量約60億左右;NB-IoT,每年出貨量約1億。而很多人在預測未來潛力的時候,也都喜歡引用未來每年500億,乃至1000億的連接量。
如果只看出貨量的大小,扛把子當屬RFID無源IoT標簽,根據AIoT星圖研究院最新的調研,全球UHF RFID標簽出貨量在2022年已經達到了360億。
熟悉RFID的朋友應該知道,作為一種最早商用的IoT技術,RFID產業已經比較成熟,并且早在10多年前,每年的標簽出貨量就超過了100億枚,正常來說,一個產業基數很大的時候,它的增速就會降低,但RFID無源物聯網的連接數字卻呈現出加快增長的趨勢,這足以說明了每年千億級的連接絕不是它的終點。
往往一個單體項目,就會有很龐大的RFID標簽消耗量,比如說:沃爾瑪目前每年消耗RFID標簽量超過了100億枚,而這只是用在沃爾瑪的部分商品,地域也僅在北美地區;UPS每年RFID標簽使用量約50-60億枚,而國內每年的快遞包裹數量超過了1100億枚;迪卡儂、ZARA、優衣庫、耐克等鞋服品牌,每年消耗的RFID標簽數量也是10億級別的。
由此可見,作為消耗品的RFID標簽,只要在某些領域,或者某些客戶中使用,它的增長數字就非常龐大。
無源物聯網產業新趨勢
1.國產應用客戶越來越多
在早些年,UHF RFID標簽雖然產能絕大多數在國內,但是國外的品牌卻占據了絕大多數的應用量,國內主要就是一些定制化的散客市場有應用,不夠集中。
但是在最近的調研中,我們發現國內市場的客戶應用越來越多,在鞋服市場,有不僅有安踏、鄂爾多斯、全棉時代、海瀾之家這樣的大品牌,還有很多每年消耗量在幾百萬到幾千萬的中小品牌,這類品牌走電商渠道為主,這會帶來追溯的需求,以及防偽認證的需求。而除此之外,在醫療、金融系統、快遞物流乃至家用電器領域,RFID標簽的應用都非常普遍。
2.RFID讀寫器與更多的傳統設備相結合
UHF RFID讀寫器的功能是對標簽進行讀取與寫入數據,在很多場景中,是需要專門定制,但在我們最新的調研中發現,將讀寫器設備與傳統領域的設備結合起來,會有很好的化學反應。最典型的就是柜體,比如圖書檔案柜,或者醫療領域的設備器材柜,本身是一個很傳統的產品,但是加上RFID之后,就會變成可以進行身份識別,行為管理,貴重物品監管等功能的智能產品。對于方案廠來說,加上柜體之后,價格可以賣得更好。
3.企業逐漸扎根細分領域
RFID行業的從業者應該對這個行業激烈的“內卷”深有體會,內卷的根本原因是這個產業比較小。在最新的調研中,我們發現市場上已經有越來越多的企業在往傳統領域深度扎根,比如醫療、電力、機場等,因為要做好一個行業需要花大量的精力去認識與理解行業,這不是一蹴而就的事情。做好一個行業,既可以加深企業自身的護城河,也可以避免無序的競爭。
4.雙頻RFID越來越受歡迎
UHF RFID標簽雖然是應用最廣的標簽,但是它最大的問題就是沒法直接與手機產生互動,而在很多應用場景中需要跟手機產生互動。這就是雙頻RFID產品在市場上受歡迎的最主要原因,未來隨著RFID標簽應用越來越廣,需要用到雙頻RFID標簽的場景也將會越來越多。
5.生產設備國產化正在崛起
生產設備是UHF RFID產業一道門檻,而國產廠商也在逐漸攻破這道門檻,目前在技術門檻最高的綁定機環節,依然是紐豹占據主要的市場,不過國產設備商新晶路的設備使用也越來越多,除此之外,哈德勝、傳麒智能、源明杰等廠商也在研發綁定設備。
生產設備需要增量市場,每年需要有新的需求增加或者新的玩家進入,才會有購置新的設備需求,這注定了市場容量不會特別大,,所以設備廠商需要給單個客戶做高產值。這就需要設備廠商提供綁定機、復合機、檢測設備、打印設備等多樣性的設備,并且根據客戶的需求做定制化的開發。
無源物聯網應用范圍正進一步擴大
憑借在能耗、成本、尺寸等方面的優勢,無源物聯網已經得到了較大規模的應用。當前,RFID主要應用于商超、零售、鞋服行業,應用場景局限于小型室內空間,依賴標簽與讀寫器的一對一通信。得益于新型無源物聯網技術在通信距離、組網規模、部署成本等方面的優化,無源物聯網正在倉儲物流、電力、交通、畜牧等更廣泛的領域內得到應用。
倉儲物流場景具有移動范圍廣、包裹數量多、數據讀取頻繁等特點,RFID不能很好滿足倉儲物流的聯網需求。基于新型無源物聯網技術構建倉儲物流系統,能夠實現室外超100米、室內超30米的網絡通信距離,支持大批量貨物的自動化讀取。同時,新型無源物聯網技術具備規模化組網與精準定位能力,有利于實現大型倉庫中貨物精準查找與快速流轉,顯著提升倉儲物流各環節的效率,助力實現智慧倉儲和智慧物流。
電力場景具有占地面積廣、站點數量多等特點,一般要求終端網絡通信距離超過50 米,且具備抗電磁干擾能力以及溫濕度、振動傳感能力。為此,可將新型無源標簽部署于輸電線路、室外電纜等廣域沿線覆蓋區域,實現相應場景傳感能力從無到有的突破。同時,新型無源標簽易與多傳感器結合,實現對溫度、濕度、振動等多維度感知能力的集成,為智能電力管理降本增效。
交通場景中非機動車數量龐大、移動速度快、移動范圍廣,對物聯網終端通信距離、網絡覆蓋質量和網絡切換能力均提出較高要求。新型無源物聯網技術支持廣域連續組網與精準定位,通過在非機動車中嵌入新型無源標簽,交通管理部門可以更加精準地管理超速行駛、違規變道、亂停亂放等不良行為,降低交通事故發生頻率,提升非機動車智能化監管效率。
畜牧場景中牲畜數量多、活動范圍廣,且大多位于室外,5G蜂窩網絡覆蓋條件良好。通過將新型無源標簽與生物識別傳感器相結合,可大范圍地遠程監測牲畜的數量、身體狀態和行為軌跡,極大提高農戶工作效率與便利性。新型無源物聯網技術還有助于實現養殖、收購、加工、運輸、銷售等全環節信息的實時入網、追蹤和查詢,為牲畜疾病防治、有關部門監督管理提供有效依據,保障現代畜牧業的健康發展。
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