傳感器在工廠里,就像工廠地上的油污一樣常見。傳感器經過幾代發展,它們的設計往往遵循三個規則:對被測量的屬性敏感;對其它的屬性不敏感;并且不影響被測量的屬性。但是,隨著所有其它的物體都接入了互聯網,這三條規則似乎將只適用于傳感器的數據收集端。
被稱為物聯網的萬物互聯潮,帶給我們這樣的景象——洗衣機將不斷的發送有用的數據至制造商的計算機。不過實際上并非只是電器或者工廠設備與計算機的互聯。真正的物聯網,是傳感器連接、嵌入并指向一切制造的“產品”,并將它們聯接入網。這些傳感器都集成數字處理器,它們要比之前的模擬傳感器復雜得多。
MEMS傳感器也常應用于物聯網器件。這些微型加速度計、陀螺儀和磁力計,是那些消費類產品價格區間的便攜設備實現運動追蹤和位置感知的關鍵技術。它們的功耗要大于或等于那些被動傳感器。
這些傳感器都需要能源維持運行。我們無法想象,在未來的工廠里到處都是電線,在為那些實現機器互聯的物聯網傳感器供電。我們同樣也不會想去為它們更換電池,傳感器的數量太多也太麻煩。新一代的智能、物聯網傳感器需要新的供能方法。
能量收集
麥姆斯咨詢認為電池供電的傳感器節點,無法完全滿足物聯網傳感器的所有要求:壽命、成本、可靠性和傳輸覆蓋范圍。市場上出現了新一代利用熱能和動能的技術,它們將環境能源轉換為電能,為數字傳感器內建了電力來源。可利用的能量來源有光能、熱能、磁場以及動能。這種技術被稱為能量收集。
能量收集主要能量來源
根據伊利諾伊理工大學(Illinois Institute of Technology,簡稱IIT)Purushottam Kulkarni的研究,利用再充電和性能參數的調整,能量收集傳感器節點有潛力解決壽命和性能這兩個矛盾的設計目標。
市場對自我供能的傳感器需求增長越來越快。根據市場調研公司Markets & Markets的數據,2015年能量收集傳感器的市場總量為9.74億美元,Markets & Markets預測,從現在到2022年,能量收集傳感器市場的復合年均增長率將達19%。
自供能無線傳感器網絡
賓夕法尼亞州立大學是眾多研究物聯網供能的研究機構之一,其核和機械工程學院的Aman Haque教授稱這是一項巨大的挑戰。Aman Haque 說:“預計到2025年,基本上所有的東西都有其自己的IP地址,就像我們的電腦一樣,而且它們將能夠發送和接收數據。”由于這些新型數字傳感器節點需要收發數據,這提高了它們的功耗。Haque和他的團隊,正在為這些新型數字傳感器開發新的供能方法。“這項研究的挑戰在于,如何幾乎是‘從無到有’地得到非常少量的能量,” Haque說,“我們要利用光能,可是光強很低。我們要利用熱能,可環境溫度可能僅有人體體溫這么高。”
Haque的團隊正專注于從非常低強度的能量來源收集能源,經濟的為無線傳感器供能。可利用的能量來源包括光能、熱能、磁場和動能。在大學內做研究的同時,Haque已經成立了一家創業公司,將他們開發的能量收集技術實現商業化。
產業領導者EnOcean公司
EnOcean公司提供多種支持全球通用頻段的能量收集無線傳感器
EnOcean公司是新興的能量收集無線傳感器產業領導者之一。這家位于德國上哈興的公司,可能擁有著最久遠的傳感器能量收集技術專利。這家從西門子獨立出來的公司,目前在銷售動能、太陽能和熱轉換的能量收集產品。為滿足全球兼容性,其傳感器的數據發送頻段為最常用的868MHz、 902MHz和 928MHz。每個無線電信號占用信道的時間是1毫秒,傳輸速率125KB/s。每個傳感器模塊都有一個唯一的32位身份識別碼。EnOcean首席執行官Wald Siskens說:“無需電池的無線傳感器打開了人們生活中許多不同領域的大門。”
2023-08-16 09:04
2019-01-16 08:49
2018-12-10 09:08
2018-11-24 10:09
2018-07-04 16:51
2018-05-16 06:53
2018-03-12 09:34
2018-03-12 08:04
2018-03-01 09:23