随着物联网技术的飞速发展和广泛应用，我们在日常生活中的方方面面都可以感受到物联网技术的力量。

无需发短信或打电话特意通知的智能快递柜；道路两边随处可见的共享单车；诸如智能手表、智能手环等可以采集心率、步数、睡眠质量等数据的可穿戴设备；诸如智能电视、智能音响等通过手机或声音控制的智能家电……这些都是物联网技术的实际应用。

除了日常生活，物联网技术在智能城市、智能交通、智能农业、智能医疗等各个领域中都发挥着不可替代的作用。

近期的亚运会就用到了一项“黑科技”——无源物联网。

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无源物联网和一般的物联网的区别

无源物联网和一般的物联网最大的区别在于电源。

物联网技术逐渐实现从人与人通信、人与物通信再到物与物通信的发展和转变，应用前景广泛。然而，大多数传统的物联网设备需要内置电池或连接到电源插座以提供所需能源。这使得一些物联网设备在部署位置和使用时间上受到限制。

例如，设备的电池电量耗尽就需要及时充电或更换新电池。同时，电池使用寿命短，更换频繁给使用者带来了不便，而且电池的使用增加了设备成本和体积，电池的不当处理也会对环境产生负面影响。

此外，有线的电源设备可能由于布线的复杂性和需求而在部署上造成许多问题，如为了在户外部署物联网监测设备可能就需要花费大量精力和成本来布设电源线路。由此，无源物联网技术应运而生，它的目标就是解决传统物联网在能源供应方面的问题。

无源物联网中的“源”指的是电源，这一技术的设备不依赖于内部电池或外部电源，而是通过从周围环境中捕集能量来运作，如光、热量、无线电波等，实现自我供电。

这种技术既可以满足人们对物联网设备长时间无电源供应的需求，也降低了对环境的潜在负面影响。

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什么是无源物联网

无源物联网顾名思义，就是物联网设备没有采用电源（电池或者电线），也能正常工作，这听起来不可思议，甚至是违背物理学能量守恒的原理。

但事实上，无源物联网设备工作并不是不用电，而是它能够从周围环节中捕捉能源，以维持设备的正常工作。

在我们周围，有很多能量可以使用，比如说光、4G、5G信号等等，无源物联网就是打这些微能量的主意。无源物联网也可以通过多种方式实现。

第一种就是通过采集周围环节中的无线电波能量来实现。比如说4G信号，5G信号，wifi信号，蓝牙信号等等，每一种无线电信号，都是一种能量传输。

这也是无源物联网最受关注的方式，因为一个物联网设备要正常运作，除了获取工作能量之外，还需要将数据信息进行传输，而信号的传输也是依靠无线电信号，因此，采用无线电方式既可以获取能量，也可以传输信号，让系统非常的简洁，同时成本、尺寸等都可以做到很低。

第二种常见的就是采集太阳能供电，太阳能供电可以获取很多电能，但是系统复杂，成本高，在某些场景适用，但是对于大规模，低成本的物联网应用场景而言，很明显是不适用的。

第三种，就是按压式发电，通过机械力改变材料的形变而产生电流，这种方式也有一些比较适用的场景，比如说开关，遥控器等。但这种需要直接动手的方式，很明显，在大多数的场景中也不适合。

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无源物联网的技术原理

无源物联网终端主要通过能量采集的方式获取环境中的能量，依托低功耗计算和反向散射技术完成低功率输出下的计算与通信，具有终端设备节点无需电池供电的优势。

以无源物联网RFID技术在仓储物流管理中的应用为例。货物入库前会在货箱上加贴搭载射频感应芯片的RFID标签（形态类似于普通热敏纸，成本以分计算）。在入库时，库门上方的RFID读写器向RFID标签发射射频信号实现供能与激活，并通过读取RFID标签反射而来的射频信号实现对货物的信息识别录入，实时精准地完成入库清点工作。货物入库后，搭载读写器的运输车辆会读取货物标签取走货物，运输到贴有对应RFID标签品类的货架上，数以千计的数据标签的读写过程可在毫秒内完成定位，误差小于1厘米。在此过程中，计算机系统用时会根据仓库实时情况计算无人运输的辆最优行驶路线，高效快捷的完成货物分检与储存。

能够实现上述应用，无源物联网主要依托于以下三大技术：

环境能量采集

无源物联网设备不依赖电池或者电源线供电，而是通过捕捉环境中的能量，转化为电能使用。能量的来源可包括光能、热能、动能和射频。上述采集方式中，光能的收集受环境、天气影响较大，热能收集主要应用于可穿戴设备，射频技术因同时可以满足终端对于能量采集与数据通讯的需求，是目前应用度最高的能量采集方式。射频能量采集的基本原理是通过电磁感应实现对空间电磁波能量的采集，将射频能量转化为电能用以免电池驱动负载电路。

低功耗计算

受制于能量采集方式，无源物联网终端运行时可利用的能量有限，这决定了驱动电路或芯片用于计算的功耗需求不能太高，目前比较成熟的用于低功耗计算的MCU一般的功耗在 uW 级别。选择低功耗的 MCU 和传感器芯片，完成低压驱动的电路设计，是实现低功耗运行的关键和挑战。

低功耗数据通信（反向散射）

因当前能量采集技术的发展水平限制，无源物联网终端的数据传输往往以低耗能的近距离低速率通信技术为主。而在传输方式上，相比需要耗费更多能量主动生成信号，无源物联网终端更多依靠反向散射的方式反射接收到的射频信号以传输数据。

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无源物联网的应用前景有哪些？

目前无源RFID标签在库存管理和防盗系统中已经得到广泛的应用。它们可以帮助跟踪和管理商品的库存、销售情况等，增加经营效率。使用无源RFID系统的物品追踪可以实时更新库存信息，提升库存准确度，减少工作人员的负担。

在运输业，无源RFID系统可以用于自动收费、车辆识别和货物追踪。无人收费系统可以借助射频识别技术，实现车辆的自动识别和收费，提高通行效率。

同时，无源物联网也可以用于航空行李的管理，通过扫描行李上的RFID标签，即可实现行李的实时追踪，减少行李丢失的可能。

新型无源物联网技术对于通信距离、设备体积、设备成本的优化，可以进一步扩大物联网应用的范围。

在医疗领域，无源物联网逐步在病人管理和疾病监视中发挥作用。例如，使用无源传感器可以无创地监测患者的生理状况，如心率、血压等，并将数据无线传送到医护人员的设备上。这不仅可以减少传统人工检测的人力负担，提高数据准确性，还可为远程医疗提供可能。

在制造业，工厂可以通过使用无源物联网设备，如温度和压力传感器，实时监测工厂设备的运行状态，防止过早的设备故障。这些设备可以无线发送故障警报，减少了定期维护和检查的成本。

在农业应用上，无源物联网设备，如环境和土壤传感器，可以帮助农民全方位监测种植环境，可以自动监测土壤湿度、光照强度、温度等指标，并根据这些数据做出相应的农事决策。

随着无源物联网技术的不断发展和优化，它在不同行业中的应用潜力将越来越大，将带来更多效率的提升和新应用的出现。

在2023年的杭州亚运会上，无源物联网也发挥了巨大的作用。在亚运村充电站中，借助一片无源物联标签，充电站资产盘点系统能够自动识别体验车，从而实时掌握体验车的出入库时间、次数等信息。

杭州亚运会中的无源物联技术

在杭州亚运会电竞项目竞赛场馆内，通过无源物联标签和传感器等技术，场馆环境的温度、湿度等信息能被实时获取，从而实现对环境温度和湿度的实时监控。

无源物联网的广泛应用离不开它显著的优点。

首先，它降低了物联网设备的能耗和维护成本，无需为保持设备电力充足而定期更换电池，也不需频繁维护。其次，由于省去了电源，设备可以设计得更小，更方便安装和部署。此外，无源物联网更为环保，因为它避免了电池等有害物质的产生和处置。

然而，挑战同样存在。能量采集技术难以提供大规模、稳定的电源，且在能量稀缺的环境中无源物联网设备可能无法正常工作。另外，无源物联网设备的计算和存储能力有限，可能无法满足某些复杂任务的需求。

结语

物联网、5G等各种现代技术的发展速度极快，无源物联网的出现让我们看到了其蕴含的巨大前景价值。它已经被视为实现“千亿级互联”愿景的关键，随着能量采集、数据处理技术的不断进步，我们终将迎来万物互联时代。

文章来源： 物联传媒，艾瑞咨询 ，科普中国