在2012年，德國(guó)在漢諾威工業(yè)博覽會(huì)上首倡“工業(yè)4.0”計(jì)劃，其核心目的就是推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)。它的目標(biāo)是促進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)以及在M2M框架下由IT支持的生產(chǎn)，并通過先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用允許生產(chǎn)模型從基于批量生產(chǎn)到基于訂單的生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)、綠色生產(chǎn)和城市生產(chǎn)的愿景，這些新的思維方式才是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)動(dòng)力。

同樣地，M2M框架在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也已改變這些行業(yè)的各自面貌。在交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的M2M應(yīng)用已經(jīng)驅(qū)動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)到智能交通的應(yīng)用程序，并引導(dǎo)建立更為全面的ITS系統(tǒng)。在家庭中的M2M應(yīng)用使得物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入家庭，引致智能建筑和智能家庭的愿景。總之，與“物”之間的連接，將使得我們的生活在每個(gè)層面變得更加智能。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展顯然是在今年的移動(dòng)世界大會(huì)（MWC）。在2015年的MWC上，有很多關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用示范，顯示人們變得更加有創(chuàng)意以及可能的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。但是，盡管物聯(lián)網(wǎng)概念存在一段時(shí)間，但目前還是處于發(fā)展的初級(jí)階段。主要因?yàn)楣?yīng)商目前正處在測(cè)試物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的深水區(qū)。此外，數(shù)據(jù)規(guī)格和設(shè)備連接規(guī)范仍未全面標(biāo)準(zhǔn)化。網(wǎng)絡(luò)帶寬以及大數(shù)據(jù)應(yīng)用程序，后續(xù)的數(shù)據(jù)分析也在發(fā)展和調(diào)整。消費(fèi)者仍未完全適應(yīng)這些類型的應(yīng)用程序。因此，我們目前只是看到許多概念應(yīng)用程序或者較淺的應(yīng)用模型。

"通信"和"功率"是關(guān)鍵

通過考慮仔細(xì)看看物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，成功地推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)，有兩個(gè)基本障礙必須克服。

首先是通信的綜合利用。如果有些物體要連接到其他的物體，就必須建立完整的通信系統(tǒng)，特別是對(duì)于涉及安全的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這些要求在通信方面的嚴(yán)格要求。隨著網(wǎng)絡(luò)的廣泛發(fā)展，在傳統(tǒng)的應(yīng)用程序中，設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，已在工業(yè)級(jí)通信市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)勁增長(zhǎng)。此外，因?yàn)槲覀冃枰獙F(xiàn)代設(shè)備變得更大強(qiáng)大，"通信"已成為關(guān)鍵，為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化以及對(duì)于制作智能系統(tǒng)。

第二是能源的需要。各類設(shè)備和器材分散在各種應(yīng)用程序位置，維持穩(wěn)定來源是電力的一個(gè)困難的任務(wù)。除了設(shè)備或裝置"自給自足"通過使用可再生能源，通過工業(yè)通信體系結(jié)構(gòu)的集成供電是另一種選擇。傳統(tǒng)工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，主要是封閉體系結(jié)構(gòu)。在 20 世紀(jì) 90 年代，由于分布式控制，工業(yè)通信經(jīng)歷了通過改進(jìn)控制技術(shù)的快速發(fā)展，這導(dǎo)致很多的通信技術(shù)，建立現(xiàn)場(chǎng)總線 Profibus、 DeviceNet、 CANopen、 FieldbusFundation 或 HSE等。這些技術(shù)之間的競(jìng)爭(zhēng)也變得日益明顯。這些接口然而并不相互兼容，這使得它更難將它們集成。這就是為什么以太網(wǎng) (這原本是在商業(yè)環(huán)境中) 解決機(jī)對(duì)機(jī)通信的問題，一旦它進(jìn)入軍事和工業(yè)市場(chǎng)，不能帶來開放性和兼容性，但也驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場(chǎng)的發(fā)展，其中包括積極的 I/O 服務(wù)器，嵌入式工業(yè)通訊計(jì)算機(jī)、 交換機(jī)、 串行設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等等，都很受歡迎的工業(yè)以太網(wǎng)通訊產(chǎn)品。對(duì)于這些類型，通過以太網(wǎng)供電將是設(shè)備的最優(yōu)解。

因?yàn)橥ㄟ^以太網(wǎng)獲得電子設(shè)備能源并不需要額外的電源插頭，系統(tǒng)總成本會(huì)降低，PoE (以太網(wǎng)供電) 解決方案在市場(chǎng)上快速上升，其受歡迎程度每天在增加。嚴(yán)格說來，PoE使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)電纜傳輸基于IEEE802.3af協(xié)議，這意味著，通過使用單一的以太網(wǎng)電纜，可以傳輸數(shù)據(jù)，可以提供直流電源的電源。因此，可以正確地說，PoE技術(shù)給10Mbps以太網(wǎng)雙絞線電纜1Gbps傳輸能力供電的能力。

根據(jù) IEEE 802.3 af協(xié)議，為電源傳輸?shù)淖畲缶嚯x也達(dá) 100 米，從而消除了任何交流電源安裝位置的限制。因此，基于運(yùn)動(dòng)探測(cè)器的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和遠(yuǎn)程傳感器等設(shè)備使用這種技術(shù)變得可行。此外，使用PoE技術(shù)的電子設(shè)備不易于管理，但也配備了與遠(yuǎn)程電源/電源切斷功能，又將促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。此外，系統(tǒng)的規(guī)劃者也可以使用PoE交換機(jī)與UPS系統(tǒng)，以集中方式管理多個(gè)遠(yuǎn)程設(shè)備，所以無需擔(dān)心遠(yuǎn)程設(shè)備的電源供應(yīng)或通信中斷，即使在大風(fēng)、大雨，或人為因素 (例如停電) 影響下的電源供應(yīng)。

除了PoE技術(shù)，微功率捕獲技術(shù)也是一種技術(shù)不能忽視。近年來，能源捕獲開發(fā)技術(shù)主要朝著小型化設(shè)備方向發(fā)展，特別是隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的興起。產(chǎn)品包括衣物以及便攜式醫(yī)療設(shè)備，所有渴望掙脫電源限制，已經(jīng)被越來越多的研究機(jī)構(gòu)和公司從事微能量收集使用效率更高的集成電路的發(fā)展。

人類開始發(fā)展"能源收獲"技術(shù)自很早在我們的歷史。在遠(yuǎn)古時(shí)代，我們已經(jīng)知道如何利用現(xiàn)象在自然的環(huán)境 (例如風(fēng)和水) 以電力操作的機(jī)器。今天，我們?nèi)匀皇褂眠@些能源收獲和能源轉(zhuǎn)換技術(shù)，唯一的區(qū)別就是我們正在做它甚至更有效率，從水、風(fēng)和太陽(yáng)的能量轉(zhuǎn)換形式的電力，我們可以更容易地使用在更大的尺度上。

簡(jiǎn)單地說，能源收獲的基本概念有兩個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。它基于概念，如"它本質(zhì)上是不會(huì)消耗能量，"和"它不會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響的環(huán)境。"因此，在理想條件下物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以通過這些方法形成"永動(dòng)機(jī)"的國(guó)家。根據(jù)來自德州儀器的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以收獲的微能源來源包括振動(dòng)運(yùn)動(dòng)、 溫度的差異，光，以及無線電頻率 (RF) 波 (其權(quán)力是只有 1%的光)。從這些選項(xiàng)中，振動(dòng)運(yùn)動(dòng)是最易受影響的環(huán)境溫度下或光，并且正在接受最引人關(guān)注。有四種類別的振動(dòng)到電氣功率轉(zhuǎn)換 (基于發(fā)電的方法): 電磁、 壓電、 靜電、 磁致伸縮。在壓電電源轉(zhuǎn)換時(shí)，在外部環(huán)境中的振動(dòng)用于變形壓電材料，從而改變這些壓電材料，產(chǎn)生電流的電場(chǎng)。此方法提供了較高水平的電氣耦合，和相關(guān)的設(shè)備可以通過MEMS工藝，允許他們保持輕、薄和小型化。這就是為什么基于振動(dòng)的壓電能量采集已成為下研究和開發(fā)的主流技術(shù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于移動(dòng)車輛產(chǎn)生振動(dòng)的能量，能量可以收獲從輪胎的振動(dòng)和轉(zhuǎn)換為電力。收獲的力量然后可以直接提供給輪胎壓力管理系統(tǒng) (TPMS) ICs 在輪胎上，從而大大減少金額的時(shí)候，電池需要更換。另一個(gè)例子是將發(fā)電產(chǎn)生力量，當(dāng)你走的鞋子。盡管生產(chǎn)使用當(dāng)前設(shè)計(jì)的電力還沒有能夠完全充電的手機(jī)，它仍會(huì)有用的緊急或臨時(shí)電源，使它一個(gè)相當(dāng)實(shí)用的應(yīng)用程序。在工業(yè)設(shè)置中使用的類似設(shè)備可以刺激甚至更具創(chuàng)造性的應(yīng)用程序。

毫無疑問，這種能量是消費(fèi)品，但能源收獲和PoE技術(shù)的結(jié)合，讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備保持"總是準(zhǔn)備移動(dòng)"的狀態(tài)并不是那么的難。