物聯(lián)網(wǎng)的MEMS感知器件與應(yīng)用

　　6月22日至23日，由上海市通信管理局、中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)上海分會(huì)、中國聯(lián)通上海公司主辦，中國電信上海公司、中國移動(dòng)上海公司共同主辦的2010中國國際物聯(lián)網(wǎng)大會(huì)第三屆上海通信發(fā)展論壇在上海舉行。 

上圖是美新半導(dǎo)體公司副總裁陳東敏發(fā)表題為“物聯(lián)網(wǎng)的MEMS感知器件與應(yīng)用”的演講

　　以下是演講全文：

　　陳東敏：大家上午好!美新是1999年在麻省的一個(gè)小城鎮(zhèn)創(chuàng)辦的，是中國留學(xué)生趙陽博士創(chuàng)辦的，07年在美國納斯達(dá)克上市。它的研發(fā)總部在東部的芝加哥，還有美國西海岸的硅谷，包括上海和無錫，無錫現(xiàn)在有一個(gè)傳感的制造基地，在無錫高新區(qū)。09年美新收購了硅谷的一家公司的主要兩個(gè)業(yè)務(wù)。一個(gè)是無線傳感網(wǎng)的技術(shù)，一個(gè)是航空導(dǎo)航技術(shù)，這都是跟傳感網(wǎng)相關(guān)的方面。今天報(bào)告里主要是想談一下收購的無線傳感網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

　　目前我們公司有三大產(chǎn)品系列：一，傳感網(wǎng)是以MEMS制造的傳感網(wǎng)，主要是應(yīng)有于手機(jī)個(gè)汽車?yán)锏膫鞲小５诙K是比較高端的，就是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，主要是對飛機(jī)在飛行過程當(dāng)中提供慣性導(dǎo)航。第三個(gè)是無線傳感網(wǎng)，大概在十年前公司創(chuàng)始人很早就把X—mesh引出來，開發(fā)了無線傳感網(wǎng)、自主網(wǎng)的應(yīng)用。歐很多優(yōu)越性，這個(gè)技術(shù)實(shí)際上現(xiàn)在在國際上很多科研單位，包括中國很多高校和研究所都采用這個(gè)技術(shù)做無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用。

　　昨天大家講了很多問題，就是目前怎么樣讓物聯(lián)網(wǎng)形成一個(gè)有規(guī)?；漠a(chǎn)業(yè)。在美國、日本這個(gè)技術(shù)已經(jīng)用了相當(dāng)多年，大概接近8年時(shí)間。美新在日本有一個(gè)合資公司，我們看一下在日本合資公司的銷售業(yè)績，高峰期是2005年，也就是說無線傳感網(wǎng)在05年在達(dá)到頂峰，之后往下掉。我們在國際上做了很多應(yīng)用，核心問題也是沒有形成規(guī)?；N售。昨天談了很多，希望通過運(yùn)營商的促動(dòng)，通過宏觀引導(dǎo)來使得這個(gè)技術(shù)在中國形成規(guī)?；募夹g(shù)。從應(yīng)用端角度來看核心問題是一個(gè)價(jià)格的問題。目前看來技術(shù)都是現(xiàn)成的，比如說農(nóng)業(yè)用的位置是沒有電源的，也是無線的，需要無線技術(shù)，而且需要一種低功耗技術(shù)，但是任何一種應(yīng)用要么帶來社會(huì)效益，要么形成經(jīng)濟(jì)效益，有這兩種效益才會(huì)形成可持續(xù)的商業(yè)運(yùn)作。

　　日本政府通過政府的行為想來啟動(dòng)這么一個(gè)市場，當(dāng)前中國政府也想通過政府的引導(dǎo)來啟動(dòng)資金進(jìn)行引導(dǎo)。傳感的結(jié)構(gòu)實(shí)際上從工業(yè)應(yīng)用來講很簡單，主要是采集數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)傳送到終端，經(jīng)過分析以后來處理，然后再反饋到?jīng)Q策里面去。剛才IBM的陳院長已經(jīng)做了很理論性的概述。很早的時(shí)候開發(fā)了自主網(wǎng)的技術(shù)，有了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以后，跟自主網(wǎng)結(jié)合就可以形成一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，也就是說不需要運(yùn)營商就可以做很多事情了。有運(yùn)營商以后我們希望把事情做得更大、規(guī)?；恍？傮w方案實(shí)際上很簡單，通過剛才介紹的像TI的芯片，加上一個(gè)協(xié)議就形成一個(gè)自主網(wǎng)的協(xié)議，這是每一個(gè)節(jié)點(diǎn)之間可以組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)入主干網(wǎng)，只要有一個(gè)網(wǎng)關(guān)來把TI芯片組成節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有傳感網(wǎng)，那就可以形成主干網(wǎng)，這樣把數(shù)據(jù)才能下來，還可以反向地把指令傳送出去。這個(gè)技術(shù)實(shí)際上現(xiàn)在已經(jīng)成熟了，我們沒有必要等聯(lián)通、也沒有必要等移動(dòng)，也沒有等其他的公司。所以對各個(gè)中小企業(yè)來講這是一個(gè)很好的事情。等下我會(huì)講很多的案例。

　　在國外實(shí)際上這么多年來沒有運(yùn)營商大量地推動(dòng)所謂的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。作為一個(gè)公司來講采取了垂直解決問題的方案。我們從芯片膜組做到模塊、節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)，最后到整體的應(yīng)用，我們提供的是一個(gè)整體的方案。只要有英特網(wǎng)存在你就可以干這個(gè)事情。目前這么大的網(wǎng)絡(luò)建起來需要靠數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)是靠人工來傳輸，不管是圖像，還是電話都是人在網(wǎng)絡(luò)里傳送信息。我想物聯(lián)網(wǎng)很大一部分就是通過機(jī)器和傳感網(wǎng)來自動(dòng)采集環(huán)境的信息，把信息送到網(wǎng)絡(luò)上去。第一步需要有眼睛、有鼻子、有嘴巴，這樣就必須要用機(jī)械化來替代。

　　我們知道目前最好的方案就是用半導(dǎo)體工藝來制造傳感器。這是四大傳感器公司。比如說有一個(gè)加速傳感器，這個(gè)傳感器大小只有兩個(gè)毫米，可以測所有的運(yùn)動(dòng)速度、加速度、震動(dòng)都可以測出來。這個(gè)傳感器的成本只有幾毛錢。地質(zhì)傳感器，可以測磁場，把這些傳感器集成到手機(jī)里以后可以告訴你環(huán)球金融中心在你的左邊，還是在右邊，這是GPS目前辦不到的。很快你們的手機(jī)就有這個(gè)功能了。另外一個(gè)傳感器是比較成熟的，叫壓力，或者是叫流量傳感器，我們知道所有的自動(dòng)讀表需要有大量的傳感器。當(dāng)規(guī)?；a(chǎn)的時(shí)候，一個(gè)晶元是上萬顆，如果沒有一個(gè)很大的市場來啟動(dòng)，就沒有一家公司投這個(gè)錢來開發(fā)。目前基本上傳感技術(shù)都存在，但是過去是以儀器的方法來做傳感，儀器很貴，所以一個(gè)儀器從國外進(jìn)口過來都是幾萬塊錢，制造成本也很高，所以不可能大量地來鋪，如果大量地鋪到環(huán)境當(dāng)中一定要把這個(gè)成本降下來。如果有市場就有像美新這樣的公司來做，如果沒有市場就沒有人投這個(gè)錢。我認(rèn)為政府和運(yùn)營商最大的功能就是要誘導(dǎo)一個(gè)巨大的市場，使得中小型企業(yè)把他們的長處發(fā)揮出來。

　　這是我們另外一系列的運(yùn)動(dòng)傳感器在工業(yè)化的用處很多，包括水下機(jī)器人、監(jiān)測、機(jī)器人、農(nóng)業(yè)耕作，拖拉機(jī)可以無人駕駛，包括建筑商的安全等等，美新技術(shù)基本上芯片還是一個(gè)微處理器加一個(gè)射頻的傳感器，但是我們開發(fā)自己比較獨(dú)特的X—mesh的協(xié)議，功耗是最低的。除此以外，我剛才講過我們提供一個(gè)整體解決方案，從傳感器一直做到傳送，從傳送最后做到終端的軟件，可以把信息采集出來，整個(gè)平臺是完善的。

　　在過去十年當(dāng)中很多客戶對美新公司提過很多很多的要求，根據(jù)他們的要求我們需求有的是注重節(jié)能，有的在環(huán)境不同情況下我們開發(fā)一大批的節(jié)點(diǎn)，核心技術(shù)還是X—mesh的技術(shù)，但是在結(jié)構(gòu)里做了相應(yīng)的調(diào)整。每一個(gè)應(yīng)用如果沒有規(guī)模化操作的話，那開發(fā)成本是很高。所以最后就沉淀到一個(gè)比較樸實(shí)的系統(tǒng)，我們叫Eko?？梢钥匆幌绿柲茈姵貙λM(jìn)行充電，里面通訊芯片包括天線，底端有4個(gè)接口可以支撐8個(gè)傳感器，除了剛才講運(yùn)動(dòng)傳感器以外，我們還選擇了一批自主網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的傳感器，跟Eko產(chǎn)品兼容，現(xiàn)在市場上這些產(chǎn)品都是可以購買的。

　　下面我介紹一下傳感器以及自主網(wǎng)在應(yīng)用的案例，可能比前面聽到的多一點(diǎn)，詳細(xì)一點(diǎn)。這是一個(gè)自動(dòng)化監(jiān)測生產(chǎn)過程當(dāng)中設(shè)備的狀態(tài)，通過無線網(wǎng)的形式很快就可以回到監(jiān)控臺，一個(gè)工程師、工人可以監(jiān)管一整個(gè)車間。這有類似的原理，英國石化給我們提出一個(gè)問題，這些油輪機(jī)艙里每天需要大量的工人在不停地巡邏、記錄儀表，然后把整個(gè)機(jī)艙的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通過記錄形式來監(jiān)控。如果傳感器布線的話成本非常高，因此我們提出一個(gè)無線傳感技術(shù)，很快就可以把信息通過無線傳感網(wǎng)形式傳到指揮臺進(jìn)行控制，減少了油輪輸運(yùn)的成本。這是一方面。

　　第二個(gè)是跟國家電網(wǎng)合作的項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目非常成功。我們把技術(shù)和三維的加速傳感器結(jié)合起來，用來監(jiān)測高壓輸電線的狀態(tài)。大家知道電線在風(fēng)的情況下會(huì)有震動(dòng)，通過監(jiān)測可以知道高壓輸電線的安全性和運(yùn)作情況。如果有部分?jǐn)嗦返脑捄芸旃?jié)可以知道，由此可以避免事故發(fā)生。比如說結(jié)冰，甚至造成高壓塔的倒塌，這些都發(fā)生過，如果現(xiàn)在知道的話就可以破機(jī)器人上去來把冰除去。國家電網(wǎng)已經(jīng)在13個(gè)省份地區(qū)來大量推廣這個(gè)技術(shù)。這是類似的一種應(yīng)用，就是用熱的傳感器和無線傳感網(wǎng)技術(shù)通過自動(dòng)化來遠(yuǎn)程監(jiān)測供網(wǎng)管的狀態(tài)。

　　我們在環(huán)境方面也做了很多的工作。我舉一個(gè)例子，香港很多建筑物都建在山坡上，這是比較危險(xiǎn)的。因此香港政府要求他們對山體滑坡做時(shí)時(shí)的監(jiān)測，在山體里打一個(gè)柱子，在傾角傳感器終端有一個(gè)無線發(fā)射器，山體滑動(dòng)的時(shí)候很快就可以知道，所以可以預(yù)告山體滑坡，避免了人類的傷亡。最近中國有很多洪水災(zāi)害，目前這些技術(shù)都是現(xiàn)成的。

　　農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用也非常有意思，我們在美國做得比較成功，是加州的酒莊，在葡萄根的深處落監(jiān)測溫度、濕度，每一年葡萄的品質(zhì)是不一樣的，通過監(jiān)控來捕獲一些信息，通過調(diào)整來提高酒的品質(zhì)，提高酒品質(zhì)的同時(shí)提高了葡萄的產(chǎn)能20%。如果沒有這種傳感器來監(jiān)測的話就沒辦法做很精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)耕種技術(shù)。我們在加州有幾十家酒莊采用了這個(gè)技術(shù)。

　　前不久高爾夫球場也讓我們做這個(gè)方案，每年草坪維護(hù)不好的話，死掉再長一塊需要花很多錢。在這個(gè)草坪上又不能拉線，所以打一個(gè)洞，通過無線網(wǎng)的形式來傳出來。這是高爾夫球場的應(yīng)用。建筑方面的話，我們提供了所有的傳感器可以在大部分的建筑上采用。目前跟一個(gè)大學(xué)的橋梁教授合作，在韓國大橋上做了一個(gè)很多年實(shí)驗(yàn)，在里面布了將近50個(gè)振動(dòng)傳感器，現(xiàn)在已經(jīng)有了整套對橋梁監(jiān)控的解決方案，這些是現(xiàn)成的方案，這個(gè)產(chǎn)品目前在向全世界推廣。預(yù)計(jì)在今后幾年中全世界大概有幾千座橋梁采用這個(gè)技術(shù)，這個(gè)成本跟橋梁制造成本相比是微不足道的。如果在橋梁構(gòu)建一開始就放進(jìn)去可以大大節(jié)省對橋梁的維護(hù)。

　　最后一個(gè)案例是跟日本分公司的合作，就是做節(jié)能方面的監(jiān)測。日本目前在節(jié)能減排中有些比較具體的措施要求，每個(gè)公司電力的消耗要比前一年有所下降，使得我們對能耗監(jiān)測并且很重要的事情，我們采取了一些節(jié)點(diǎn)技術(shù)，對車間進(jìn)行能耗監(jiān)測，通過這個(gè)方案來降低他們能源的使用。這是一個(gè)日本超市用的將近3萬個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感器來監(jiān)控超市里的電冰箱，就是冷卻系統(tǒng)，因?yàn)槿毡救速u壽司很多，所以他們電冰箱用得很多。

　　最后一個(gè)案例是物流監(jiān)控。過去我們知道物流監(jiān)控要定位，知道物流到了哪一個(gè)位置?，F(xiàn)在物流監(jiān)控已經(jīng)比過去高出很高的層次。這個(gè)物流監(jiān)控設(shè)備里面除了有GPS定位器以外、輸送傳輸芯片，另外還有對溫度、濕度進(jìn)行監(jiān)測。我們叫高附加值的物品輸送。目前用的是這個(gè)模塊來貼上去進(jìn)行跟蹤，客戶可以隨時(shí)隨地監(jiān)測這個(gè)物品的環(huán)境、狀態(tài)。

　　這些技術(shù)很多都不是一家小公司可以做出來的，需要跟用戶經(jīng)過合作以后提出的各種解決方案。這個(gè)芯片膜組實(shí)際上已經(jīng)在國際上用了很多年，最近IBM“瑞克”(諧音)研發(fā)團(tuán)隊(duì)為了推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)了一款新的系統(tǒng)軟件。這個(gè)軟件專門為小型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)，他們評估了很多自主網(wǎng)的芯片技術(shù)，最后選定用我們的芯片，大概兩周以前在美國有一個(gè)發(fā)布會(huì)，IBM已經(jīng)正式把系統(tǒng)軟件和芯片綁起來。這個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的好處是我們目前看到應(yīng)用都是低端的軟件。這是現(xiàn)在非常興奮的一件事情，我們通過跟IBM聯(lián)盟正在開發(fā)下一代的芯片，這跟目前的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以及無線網(wǎng)絡(luò)、傳感比都可以進(jìn)行互相通信。我們跟國家電網(wǎng)，以及一些大學(xué)做了很多合作，所以物聯(lián)網(wǎng)的空間非常大，沒有一家公司都可以全部做掉。希望通過這個(gè)介紹使得大家對美新公司的技術(shù)產(chǎn)品有所了解。希望大家多多跟我們聯(lián)系，合同合作來開發(fā)中國的物聯(lián)網(wǎng)市場。

　　謝謝大家!