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| 圖8 無線傳感器節(jié)點亮相 日本精工（SII）于2010年9月發(fā)布了無線傳感器節(jié)點“Mr. Shoene”，使用該公司自主的特定低功率無線技術。除功耗低外，還具有無指向性特點，因而即使有障礙物信號可以繞過。 |
這種無線傳感器網絡的創(chuàng)意本身并無新意，但不用電池的設計將大大擴展其應用范圍。例如，從美國麻省理工學院（MIT）獨立出去的美國Voltree Power LLC公司，接受了美國農業(yè)部的委托，在加州的山林等地構筑了溫度傳感器網絡（注6）。
注6：電源的發(fā)電部采用了MIT開發(fā)的利用樹根部與其周圍產生的50～200mV左右的電位差技術。
該網絡的目的是檢測森林火災以減少損失。在充分權衡了火災造成的損失以及相關人員、設備與物資的支出，和建立與運營無線傳感器網絡成本后，認為建立該網絡是合適的選擇。
最近，另一個引人矚目的應用是狀態(tài)監(jiān)測。將傳感器裝設在建筑物與橋梁等構造體上，以觀測其狀態(tài)的變化。并可根據數值的變化時間及變化量判斷構造體的壽命，還可用得到的數據作參考，對其進行維護和部件更換。
狀態(tài)監(jiān)測在馬達與引擎等領域會有很高的需求。在汽車上，要驅動檢測各部件狀況的傳感器，就要敷設大量的連接線。如果代之以可充分利用引擎與馬達的熱及振動能量的無線傳感器，則可大幅削減連接線。
同樣，作為狀態(tài)監(jiān)測，還可用于管理人和動物健康狀況的生命紀錄器。如果用在飼養(yǎng)的家畜或野生動物身上，則除位置信息外，還可獲得體溫與脈博等數據。并且，如果進一步利用動物體溫能源，還可省去更換電池的麻煩。
將形成任何人都可使用的環(huán)境
如果以無線傳感器網絡的普及為契機，使公眾對能量采集技術的認知度得以提高，今后便可能會開拓出各種各樣的應用。而對開拓能量采集應用的企業(yè)而言，現在已可輕松到手低功耗周邊電路部件可以說是一個很大的進步。
發(fā)電元件方面，已有美國的AdaptivEnergy LLC以及英國Perpetuum公司生產的許多制品可供使用。至于無線部分，已經進行了用戶即使沒有高頻電波的專業(yè)知識也可以使用的模塊化。將要量產使用GainSpan的無線收發(fā)器IC的無線傳感器網絡模塊的阿爾卑斯電器電氣表示“已接到30多家公司的垂詢”。
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日本“落后10年”
能量采集應用的氣氛雖如此熱烈，但日本企業(yè)在該業(yè)界的地位極之薄弱卻令人擔憂。事實上，上面所介紹的事例都是海外廠商所為。深知能量采集業(yè)界詳情的竹內敬治（NTT數據經營研究所社會及環(huán)境戰(zhàn)略咨詢本部資深專家）就指出，“日本已比歐美國家落后10年”。
之所以在實用化上被海外廠商遠遠拉在后面，其原因是日本企業(yè)過分執(zhí)著于“發(fā)電”。日本有很多公司從多年前就開始開發(fā)發(fā)電元件，其研究開發(fā)的重點是提高發(fā)電能力。另一方面，也是將其與提高周邊電路特性有效結合作為努力方向的歐美企業(yè)，搶先開拓市場的結果。
然而，近來情況已在發(fā)生變化。日本也有瞄準了商業(yè)目標的舉動。其象征是“能量采集協會（Energy Harvesting Consortium）”的成立。該協會于2010年5月由13個公司發(fā)起成立（表2）。之后又有8家公司加盟。該組織在不斷收集信息，并已開始在會員公司之間交換意見。（未完待續(xù) 記者 久米秀尚）
從頻率可看出各公司的目標
日本公司終于開始從發(fā)電能力的競爭逐步轉向產品的制造。例如，在振動發(fā)電領域可以見到有意制成最終產品的日本企業(yè)的行動。歐姆龍、三洋電機和村田制作所三公司，開發(fā)了用途有很強的方向性的試制機（圖9，注7）。
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| 圖9 頻帶表明了各個企業(yè)的目標 圖中所示為振動發(fā)電機的適用范圍。由于應根據設想的應用而優(yōu)化的目標頻率可變，可看出各公司屬意的不同目標。 （圖依歐姆龍、三洋電機及村田制作所的數據制作） |
注7：三公司開發(fā)的是利用了稱為“駐極體”材料的振動發(fā)電機。其原理是，當兩個電極的對抗面積因振動而變化時，其相應的感應電荷會發(fā)生變化，從而可以產生電流。
振動發(fā)電機的發(fā)電量，與頻率及振動器的振幅成正比。如兩者均擴大，則可以輕易提高發(fā)電量。但因振動發(fā)電機的特性，需要使其能與某種頻率發(fā)生共振的微調，所以使發(fā)電機與目標用途的固有振動頻率相吻合是不可缺少的。
因此，仔細審視所發(fā)布試制機的振動參數，就可以洞見各公司所瞄準的應用領域。例如，三洋電機因“設想用于人類佩帶使用”，所以設定頻率為2Hz（注8）。村田制作所設定的頻率為10Hz～20Hz，“為商用電源50Hz/60Hz頻率的數分之一領域，該領域的振動源很多，因此判斷其適用范圍很廣”。而歐姆龍則認為“工廠、汽車、橋梁等振動多在30Hz左右”。
注8：三洋電機還在開發(fā)外形尺寸大至23mm×42mm×6mm，發(fā)電量提高到120μW的試制機。
歐姆龍有“將視可開展業(yè)務的規(guī)模情況，于2011年投入產品”(該公司技術本部核心技術中心主任土居仁）的計劃。據稱，該公司已將開發(fā)的立足點從提高發(fā)電量轉向了確?？煽啃?。在無線傳感器網絡上應用時，因要求“plug and forget”，即安裝后至少五年內可以不需要照料，所以確?？煽慷瘸蔀榉浅Ｖ匾囊蛩?。
專利的困擾
在實用化時，要留意相關專利。能量采集已有基本的專利存在，已有在從相關業(yè)務時，需要留意專利的呼聲。擁有專利的是EnOcean公司（注9）。該公司僅已明確的，就擁有18件有關能量采集的專利。
注9：EnOcean公司曾是Siemens公司研究部門的一部分，1995年就開始了能量采集的研究。2001年作為風險投資公司獨立時，以EnOcean公司19%的股份為代價，從Siemens公司受讓了所有相關專利。
其中，被認為最強的專利為國際專利“WO 98/36395”（圖10）。其內容的使用范圍非常廣。這項專利已經在德國、美國與中國等一些國家生效。1998年該專利曾在日本申請，但專利審查沒有通過，因此沒有生效。EnOcean對此判決不服，于2008年提出了重新審查的申請。
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| 圖10 EnOcean擁有的專利 一般認為“使用能量采集技術獲得的電力，無線傳送所收集的數據”的專利內容，其適用范圍非常廣泛。 |
“我們的設備不會有專利問題吧”——某制造商不安地說。該廠商有在2011年初上市采用能量采集技術設備的計劃。“我們的生意是行銷產品，而不是專利訴訟”，EnOcean公司CEO Markus Brehler雖有此言，但當產品要擴大銷售至海外是，還是有必要考慮到專利的問題。（記者 久米秀尚）
