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划时代的标志：创新的AS-Interface 3网关

划时代的标志：创新的AS-Interface 3网关长期以来，AS-Interface一直是一种简单而经济的集成传感器和执行器的解决方案。但是近二十年来，作为最重要的系统组件之一，AS-Interface网关没有任何变化。倍加福（Pepperl+Fuchs）推出的创新AS-Interface 3网关带来了全新的机会。复杂的设计、现代的操作理念、多协议和工业物联网能力，这些因素将AS-Interface 3网关提升到一个全新水平，让客户体验到大大简化的操作。AS-Interface 3具有的巧妙的简洁性，以及一如既往考虑完善的设计，这些都符合客户的期望。

复杂的设计• 极窄的设计，宽度只有37.9毫米；

• 使用前端的弹簧式接线端子实现无工具连接；
• 3x RJ45插头，方便通信。

现代的操作理念• 集成web服务器，易于配置；

• 在显示屏上展示移动端设备的所有信息；
• 操作按钮，便于调试。

易于操作和连接多协议能力• 在单个设备中拥有PROFINET和Ethernet/IP；

• 通过web服务器或操作按钮快速切换；
• 简单的机器标准化。

精巧的设计节省开关柜空间IIoT工业物联网能力• 用于工业物联网通信的REST API；

• 访问关于网关和连接的AS-Interface设备的所有数据；
• 简化机器对机器的通信协议。

自动化是我们的世界。完美的解决方案是我们的目标。

凭借着创业的勇气，无畏的开拓精神及执着的创新理念，Walter Pepperl与Ludwig Fuchs这两位倍加福的奠基人于1945年在曼海姆共同创办了一家无线电修理厂。多年后，他们发明出世界上第一个接近开关，这印证了他们的创造力。倍加福与客户的紧密合作关系及其创新的自动化技术和程序都造就了其辉煌历史的起点。如今，我们更注重每个客户的个性化需求。

不论是作为电气防爆领域的开拓者还是高效传感器领域的创新者，与客户的紧密合作才是我们成为自动化领域领导者的原因。我们的目标是将我们的先进技术和全方位服务结合起来，以优化客户的流程及应用。

欲知详情，请访问我们的网站：www.pepperl-fuchs.com

作者：ADI执行业务经理Andrew Burt

在健康和健身可穿戴设备的功能列表中，心率(HR)和血氧饱和度(SpO₂)正迅速从“期待拥有”阶段进入“有望实现”阶段。不过，这种转变却导致读数质量下降。这是由于一些传感器制造商急于满足市场需求，放松了产品质量，引发人们对产品精确度的质疑。虽然对于日常使用的可穿戴设备，读数准确性可能不太关键，但在临床级可穿戴设备上，测量结果的质量和完整性则必须可靠。因此设计人员面临着一个关键挑战：如何在进行高质量的HR和SpO₂测量时，不会消耗过多的设备电池电量？对此，ADI将在本文介绍为何传统光学读数方法会浪费电能，并提供一种采用新型架构、可执行临床级测量的低功耗传感器IC。

图1.使用腕戴式设备测量HR和SpO₂

光电容积脉搏波描记法(PPG)

ADI使用一种光电技术来测量HR和SpO₂，这种技术被称为光电容积脉搏波描记法或PPG（图1）。通过使用发光二极管(LED)照射皮肤，并使用光电二极管(PD)产生与接收到的光量成比例的电流，检测从表面以下血管反射的光强度的变化（图2）可获得PPG信号。

图2.使用LED和PD进行PPG测量

电流信号由PPG模拟前端(AFE)调节，然后由ADC进行转换，以便系统微控制器上运行的光学算法进行处理。原则上，单对LED-PD就足以进行PPG测量，这种结构在临床设备中很常见（图3）。

图3.在临床环境中测量SpO₂和HR

尽管如此，这些设备的运行环境与日常生活中的环境完全不同。首先，患者保持不动，由夹在患者指尖的传感器进行测量。照明条件相对稳定，这会简化PD的光检测，这些设备一般都由主电源供电，因而不用担心功耗问题。

相比之下，可穿戴设备一般是戴在手腕上，这意味着，接触皮肤的程度不同，一般取决于个人偏好（腕带的松紧度）和佩戴者的动作情况。每天随着位置和时间变化，照明条件会发生很大变化，并且这些设备使用电池供电，因此必须使传感器的电流消耗尽可能低。此外，不同的佩戴者具有不同的肤色，这使问题变得更具挑战性。根据描述，深色皮肤的灌注指数比浅色皮肤低，这意味着要进行测量就需要更大的照明强度（需要传感器消耗更多功率）。接下来，看看用于进行PPG测量的不同AFE结构的优点。

具有单个ADC通道的PPG AFE

增加LED电流或使用两个LED，是一种非常直观的增加皮肤照射强度的方式（图4），它会增加皮肤的照射面积。但是，这种方法非常耗电，因为LED电流占到PPG系统总功耗的至少50%，根据佩戴者的皮肤灌注指数，平均功耗可能达到1mW。总体而言，这种方法效率低下，且不利于电池寿命。

图4.使用两个LED来提高皮肤照射强度

具有两个ADC通道的PPG AFE

当然还可以使用一种更好的方法来增加皮肤照射量，即使用包含两个PD的LED，可用于检测更多的反射光（图5）。

图5.使用包含两个PD的LED来改善光检测

其优势在于，与使用单个PD相比，标准的20mA LED电流可降低到10mA，从而实现相同水平的总PD电流。在具有挑战性的工作条件下（低皮肤灌注和/或当佩戴者移动时），系统算法确定需要更高的LED电流，此时系统灵敏度也会成比例增加。例如，使用与之前相同的LED电流，提供的PD电流会是之前的两倍，这会实现更高的总体灵敏度，虽然功耗成本会增加。

具有四个ADC通道的PPG AFE

使用四个PD（需要一个四通道ADC）来检测反射光可以节省更多功率（图6），这是因为LED可以更低功率运行（表1）。

图6.使用一个LED和四个PD进行PPG测量

表1汇总列出之前考虑的各种结构的相对功耗，假设典型电源电压为1.6V。

表1.1通道、2通道和4通道ADC结构的典型功耗比较

这种结构提供更高质量的读数，因为血管和骨骼在手腕上的分布是不对称的，而四个PD可以帮助消除运动以及设备佩戴松紧度带来的影响。四个PD接收器也增大了检测所照射血管反射光的几率。图7中的图表显示使用4个光电二极管（配置为独立的两对：LEDC1和LEDC2）测量的HR与参考测量值(polar)之间的对比。可穿戴设备需要确保在测量过程中保持良好的皮肤接触。最初，佩戴者先休息，5分钟（300秒）之后开始锻炼，导致其HR开始上升。很明显，LEDC1和LEDC2上的信号与参考测量值的偏差程度不同，所以，使用两对PD来捕捉信号并综合考虑所有这些偏差是有益的。

图7.使用两对独立PD时获得的HR读数

图8.MAX86177四通道光学AFE的框图

实用的四通道ADC解决方案

MAX86177（图8）是一款超低功耗的四通道光学数据采集系统，具有发射和接收通道，非常适合用于临床级（以及通用）便携式和可穿戴设备。其发射端集成两个高电流8位可编程LED驱动器，支持多达6个LED。接收端集成4个低噪声电荷积分前端，每个前端包含一个独立的20位ADC，可以多路复用来自8个PD（配置为四个独立对）的输入信号。它实现了118dB的动态范围，在120Hz下提供高达90dB的环境光消除(ALC)。主电源电压为1.8V，LED驱动电源电压为3.1V至5.5V。该设备为I²C和SPI兼容接口提供完全自主支持。MAX86177采用2.83mm × 1.89mm、28引脚(7×4)晶圆级封装(WLP)，工作温度范围为–40ºC至+85ºC。该AFE的实验室测试样本显示缺氧测量的总均方根误差为3.12%，在FDA为临床级监护仪设定的3.5%限制范围内。

结论

临床级可穿戴设备设计人员面临的主要挑战，就是如何在不显著消耗设备电池寿命的情况下进行光学PPG测量，获取HR和SpO₂数值。在ADI的设计解决方案中可以看出，与使用单个LED和PD的基本结构相比，四通道ADC结构可以节省高达60%的功率。MAX86177的四通道结构集成在一个小型封装中，非常适合用于手指、手腕和耳戴式可穿戴设备，进行临床级HR和SpO₂测量。它也可用于测量身体水分含量、肌肉和组织的氧饱和度（SmO₂和StO₂），以及最大耗氧量（VO₂最大值）。

关于ADI公司

Analog Devices, Inc.(NASDAQ: ADI)在现代数字经济的中心发挥重要作用，凭借其种类丰富的模拟与混合信号、电源管理、RF、数字与传感技术，将现实世界的现象转化成有行动意义的洞察。ADI服务于全球12.5万家客户，在工业、通信、汽车与消费市场提供超过7.5万种产品。ADI公司总部位于马萨诸塞州威明顿市。更多信息请访问：http://www.analog.com/cn。

关于作者

Andrew Burt是ADI公司数字医疗健康事业部的执行业务经理。他主要负责公司的医疗健康产品业务开发，包括传感器、AFE、光学模块和算法。Andrew还帮助定义新的传感器，这将是未来健康和疾病管理解决方案的一部分。他在牛津布鲁克斯大学攻读电气和电子工程专业。

11月17日，浙江省青田县人民政府与浪潮信息、谷梵科技签署战略合作协议，三方共建国内首个元宇宙智算中心，建成后每秒算力性能将超过10亿亿次，打造涵盖元宇宙协同创建、高精仿真、实时渲染、智能交互全流程的元宇宙数字资产创建平台。

数实融合是当前数字经济发展的重要趋势，是数字化世界同物理世界的融合，用数字世界的智慧化带动现实世界的智慧化的重要手段。元宇宙本质上是更高度的数实融合，既是由实向虚，将物理世界的人、物、事向虚拟世界进行数字化投射，也是由虚向实，即虚拟世界的基础承载和未来呈现。而要构建高度拟真的数字世界并实现数亿用户的实时交互的“元宇宙”，面临着场景规模大、场景复杂度高，以及多部门协作、高逼真数字元素制作，实时渲染、仿真和交互等诸多挑战，并对支撑元宇宙构建运转的核心动力 -- 算力提出更高的要求。这不仅仅是高性能、低延迟、易扩展的硬件平台，还需要有生态丰富、高易用的软件栈。

元宇宙智算中心作为数实融合的重要基础设施，通过领先的“算力基础设施+全栈元宇宙”解决方案，为元宇宙的构建和运转提供核心源动力。高效搭建从“虚拟世界”到“虚拟与现实相结合的世界”，承载高度拟真、大规模、可操作性且能够实现渲染的3D虚拟世界，依托云计算、人工智能、AR/VR、物联网等先进技术协同，为数亿用户提供实时同步和持续有效的交互体验。

青田县，地处浙江省东南部，有“华侨之乡”的美誉，近年来，青田加快推进各领域数字化改革工作，“聚才共富”“数字石雕”“数智侨务”等特色应用也亮点纷呈，一系列数字化改革的青田标志性成果脱颖而出。同时，为推动数字经济的高质量发展，加强创新人才的吸引，青田县在基础设施投入、产业生态发展、全球人才地图建设等方面全面发力，青田元宇宙智算中心、世界青田高层次人才创新创业大赛等一系列举措陆续实施落地。

青田元宇宙智算中心设计采用全球领先的智算架构，部署业界领先的元宇宙服务器MetaEngine，助力用户更高效地创建数字资产。青田元宇宙智算中心将建设成为国内首个算力、算法、开发平台一体化的新型元宇宙基础设施，通过协同创建、高精仿真、实时渲染、智能交互四大作业环节，面向企业管理、工业、交通运输、金融、城市等多产业的元宇宙场景提供高效的算力支撑，逐步打通多维度多场景的数实融合。

未来，青田元宇宙智算中心将为青田县乃至浙江、长三角地区的元宇宙产业提供基础设施支撑，推动数字人、数字孪生、数字经济、数字政府、数字社会等领域的发展，加快推进数实融合产业进程。

稿源：美通社

11月16日，由国家信息中心和亚洲数据集团共同主办的2022高交会智慧城市发展高峰论坛在深圳会展中心召开，浪潮应邀参会。论坛同期举办2022年度智慧城市奖项评选颁奖典礼，浪潮荣获中国智慧城市领军解决方案提供商，服务客户济南连续5年蝉联中国领军智慧城市，灵宝、东至、莒南荣获中国领军智慧县级城市。

论坛期间，浪潮新基建智慧城市研究院副院长郑玉星在《创新数据应用 助力城市可持续发展》主题演讲中分享浪潮智慧城市的建设理念。他表示，浪潮智慧城市通过对城市全域运行数据进行实时汇聚、监测、治理和分析，全面感知城市生命体征，辅助宏观决策指挥，预测预警重大事件，配置优化公共资源，保障城市安全有序运行，支撑政府、社会、经济数字化转型。

同时，在城市治理、应急管理、公共交通、生态环保、基层治理、城市服务等方面提供综合应用能力，实现整体智治、高效协同、科学决策，推进城市治理体系和治理能力现代化。

浪潮：2022中国智慧城市领军解决方案提供商

2022年度智慧城市奖项评选旨在展示宣传当下最具代表性的优秀智慧城市建设项目案例、最具实力和影响力的智慧城市服务提供商，为城市提供优秀案例的设计和建设经验。

浪潮深耕智慧城市多年，凭借在智慧城市领域领先的智慧治理体系和方案支撑能力，连续6年蝉联2022中国智慧城市领军解决方案提供商。目前，已经为重庆、济南、黄冈、亳州、郑东新区、莒南等全国40多个不同产业优势、文化优势、地域优势的城市（区县），提供鲜明特色的智慧城市解决方案。

济南：连续5年蝉联中国领军智慧城市

在山东济南，将新型智慧城市建设与文明城市创建深度融合，打造高效和谐的善治之城。以实战应用为目的持续完善智慧泉城城市大脑，建设城市一体化综合指挥中心，支撑打造跨部门、跨业务、跨系统的融合应用场景，推动经济运行"一网统览"、政务服务"一网通办"、城市管理"一网统管"、疫情防控"一网监管"、应急指挥"一网协同"、生态环境"一网治理"，助力济南打造全省领跑、全国一流的数字城市，率先建成数字先锋城市。

东至：2022中国领军智慧县级城市

在安徽东至，建设支撑政府、社会和经济数字化转型的新型基础设施 -- 东至县城市大脑，支撑数字经济、数字政府、数字治理、公共服务四大领域23个智慧场景，以应用场景建设为牵引，推进各部门信息数据整合，实现跨部门系统互联互通和业务协同，全面提升城市治理体系和治理能力现代化水平，为"数字东至"建设赋能。

灵宝：2022中国领军智慧县级城市

在河南灵宝，建设集统一监控、智慧预警、应急联动、智慧决策、高效服务于一体的综治指挥中心，通过信息化手段构建资源共享体系，感知社会态势，重塑传统协作模式，全面提升城市协同治理过程中快速响应、分析研判、动态管控、联动处置和事后评估的能力，实现精细、敏捷、扁平、闭环的社会治理，多元化解社会矛盾，助力构建政府与群众的新型互信关系。

莒南：2022中国领军智慧县级城市

在山东莒南，以"聚数用数"为抓手，建设"123+N"新型智慧城市建设体系，包括1个城市大脑、2个城市神经系统、3个骨架平台以及围绕城市治理、政务服务、幸福民生、疫情防控等领域的N项特色智慧应用，盘活城市数据资源要素，实现聚"数"惠"民"，用"数"慧"城"，让数字化更好地服务经济社会发展和人民生活改善。

从省会城市济南到县级城市东至、灵宝、莒南，遍布多个省份、覆盖不同层级，此次获奖充分体现了业界对浪潮智慧城市建设成果的充分肯定和高度认可。

面向未来，浪潮紧抓新基建机遇，以助力"双碳"为目标，开展智慧城市规划和建设，积极探索智慧城市长效运营模式和体制机制，构建浪潮智慧城市生态。正如浪潮新基建智慧城市研究院副院长郑玉星在高峰对话中所说的，浪潮将以银河联盟为载体，以"强链补链延链"为目的，与产业链各环节优秀合作伙伴携手，共同探索城市的高质量发展之路。

稿源：美通社