在2012年，德國在漢諾威工業(yè)博覽會(huì )上首倡“工業(yè)4.0”計劃，其核心目的就是推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)。它的目標是促進(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(guò)先進(jìn)技術(shù)的應用允許生產(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)現物聯(lián)網(wǎng)的基礎動(dòng)力。

同樣地，M2M框架在其他領(lǐng)域的應用也已改變這些行業(yè)的各自面貌。在交通運輸系統中的M2M應用已經(jīng)驅動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)到智能交通的應用程序，并引導建立更為全面的ITS系統。在家庭中的M2M應用使得物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入家庭，引致智能建筑和智能家庭的愿景?？傊?，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)展的初級階段。主要因為供應商目前正處在測試物聯(lián)網(wǎng)應用程序的深水區。此外，數據規格和設備連接規范仍未全面標準化。網(wǎng)絡(luò )帶寬以及大數據應用程序，后續的數據分析也在發(fā)展和調整。消費者仍未完全適應這些類(lèi)型的應用程序。因此，我們目前只是看到許多概念應用程序或者較淺的應用模型。

"通信"和"功率"是關(guān)鍵

通過(guò)考慮仔細看看物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，你會(huì )發(fā)現，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，特別是對于涉及安全的實(shí)時(shí)監測系統，這些要求在通信方面的嚴格要求。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )的廣泛發(fā)展，在傳統的應用程序中，設備連接到網(wǎng)絡(luò )，已在工業(yè)級通信市場(chǎng)驅動(dòng)強勁增長(cháng)。此外，因為我們需要將現代設備變得更大強大，"通信"已成為關(guān)鍵，為實(shí)現系統自動(dòng)化以及對于制作智能系統。

第二是能源的需要。各類(lèi)設備和器材分散在各種應用程序位置，維持穩定來(lái)源是電力的一個(gè)困難的任務(wù)。除了設備或裝置"自給自足"通過(guò)使用可再生能源，通過(guò)工業(yè)通信體系結構的集成供電是另一種選擇。傳統工業(yè)級網(wǎng)絡(luò )，主要是封閉體系結構。在 20 世紀 90 年代，由于分布式控制，工業(yè)通信經(jīng)歷了通過(guò)改進(jìn)控制技術(shù)的快速發(fā)展，這導致很多的通信技術(shù)，建立現場(chǎng)總線(xiàn) Profibus、 DeviceNet、 CANopen、 FieldbusFundation 或 HSE等。這些技術(shù)之間的競爭也變得日益明顯。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) 解決機對機通信的問(wèn)題，一旦它進(jìn)入軍事和工業(yè)市場(chǎng)，不能帶來(lái)開(kāi)放性和兼容性，但也驅動(dòng)網(wǎng)絡(luò )設備市場(chǎng)的發(fā)展，其中包括積極的 I/O 服務(wù)器，嵌入式工業(yè)通訊計算機、 交換機、 串行設備和網(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。對于這些類(lèi)型，通過(guò)以太網(wǎng)供電將是設備的最優(yōu)解。

因為通過(guò)以太網(wǎng)獲得電子設備能源并不需要額外的電源插頭，系統總成本會(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。嚴格說(shuō)來(lái)，PoE使用標準的以太網(wǎng)電纜傳輸基于IEEE802.3af協(xié)議，這意味著(zhù)，通過(guò)使用單一的以太網(wǎng)電纜，可以傳輸數據，可以提供直流電源的電源。因此，可以正確地說(shuō)，PoE技術(shù)給10Mbps以太網(wǎng)雙絞線(xiàn)電纜1Gbps傳輸能力供電的能力。

根據 IEEE 802.3 af協(xié)議，為電源傳輸的最大距離也達 100 米，從而消除了任何交流電源安裝位置的限制。因此，基于運動(dòng)探測器的網(wǎng)絡(luò )攝像機和遠程傳感器等設備使用這種技術(shù)變得可行。此外，使用PoE技術(shù)的電子設備不易于管理，但也配備了與遠程電源/電源切斷功能，又將促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。此外，系統的規劃者也可以使用PoE交換機與UPS系統，以集中方式管理多個(gè)遠程設備，所以無(wú)需擔心遠程設備的電源供應或通信中斷，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。

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(lái)，能源捕獲開(kāi)發(fā)技術(shù)主要朝著(zhù)小型化設備方向發(fā)展，特別是隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)概念的興起。產(chǎn)品包括衣物以及便攜式醫療設備，所有渴望掙脫電源限制，已經(jīng)被越來(lái)越多的研究機構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(lèi)開(kāi)始發(fā)展"能源收獲"技術(shù)自很早在我們的歷史。在遠古時(shí)代，我們已經(jīng)知道如何利用現象在自然的環(huán)境 (例如風(fēng)和水) 以電力操作的機器。今天，我們仍然使用這些能源收獲和能源轉換技術(shù)，唯一的區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(shuō)，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)生負面影響的環(huán)境。"因此，在理想條件下物聯(lián)網(wǎng)系統可以通過(guò)這些方法形成"永動(dòng)機"的國家。根據來(lái)自德州儀器的統計數據，可以收獲的微能源來(lái)源包括振動(dòng)運動(dòng)、 溫度的差異，光，以及無(wú)線(xiàn)電頻率 (RF) 波 (其權力是只有 1%的光)。從這些選項中，振動(dòng)運動(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(lèi)別的振動(dòng)到電氣功率轉換 (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)的設備可以通過(guò)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(kāi)發(fā)的主流技術(shù)。

在實(shí)際應用中，由于移動(dòng)車(chē)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 (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，當你走的鞋子。盡管生產(chǎn)使用當前設計的電力還沒(méi)有能夠完全充電的手機，它仍會(huì )有用的緊急或臨時(shí)電源，使它一個(gè)相當實(shí)用的應用程序。在工業(yè)設置中使用的類(lèi)似設備可以刺激甚至更具創(chuàng )造性的應用程序。

毫無(wú)疑問(wèn)，這種能量是消費品，但能源收獲和PoE技術(shù)的結合，讓物聯(lián)網(wǎng)設備保持"總是準備移動(dòng)"的狀態(tài)并不是那么的難。