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能量收集可以产生最大影响的地方

    边缘设备的电池寿命是物联网设备生命周期管理的限制因素之一。一种解决方案是从设备周围的环境中获取能量,然后为电池充电或直接供电。
物联网
    一个基本问题是能量收集技术确实无法以当前技术提供多少能量。即使是太阳能和风能也只能在非常大的外形尺寸中可持续使用,并且在缩小到物联网设备尺寸时也不太实用。实际上,这意味着设备需要使用非常低的能源,这在过去几年推动了许多物联网硬件设计决策。
 
    如何收获能量
 
    有几种成熟的能量收集方法,其中一些对您来说可能是新的。最常见的能源是光、热、振动和射频。
 
    太阳的
 
    多晶硅或薄膜太阳能电池可以比薄膜电池更有效地将光子转换为硅电子。想想一个小型计算器。太阳能最适合用于电池充电,而不是直接供电。
 
    热电
 
    热电收集器从环境中收集热量以利用“塞贝克效应”,当两种不同的金属靠近放置但温度不同时,该效应会产生能量。发电机的大小决定了输出,正如您所期望的,它们最适合用于工业加热系统等已经很热的环境。
 
    压电
 
    压电换能器使用振动来发电,这就是为什么它们经常用于检测电机轴承噪音、飞机机翼的振动以及其他部件的原因。这里的输出足以为设备供电或为电池充电。
 
    无线电频率
 
    一些射频接收器可以将低频RF信号转换为相当显着的电压输出。它还可以与低功耗​​处理器、传感器和无线电模块配对,以部署独立于电源和无电池的边缘节点。
 
    能量收集用例
 
    当然,低功耗、独立功率传感器和其他边缘设备有很多IoT用例。其中包括工业监控、楼宇自动化、智能电网、农业和国防应用。
 
    让我们更仔细地看看其他几个。
 
    可穿戴设备
 
    压电能量收集最有前途的面向消费者的用途之一是可穿戴设备。据报道,密歇根大学的研究人员开发了一种从心跳中获取能量的设备,并使用该能量运行起搏器或植入式除颤器,这是物联网医疗保健的绝佳应用。射频转换也在医疗可穿戴设备中进行研究,主要用于为起搏器和经皮电神经刺激(TENS)设备中的电池充电。每次就诊时都有无线患者充电站!
 
    麻省理工学院实验阶段的传感器将收集声波,为人体的生物状态传感器供电。
 
    暖通空调
 
    暖通空调和智能建筑中的案例非常有限。太阳能电池板可以安装在建筑物屋顶上,为大量物联网系统供电,门和地板上的振动和运动驱动发电机可以为占用传感器和其他人员跟踪设备供电。
 
    据报道,在一个实验案例中,橡树岭国家实验室开发了一种热释电发电机,该发电机使用双金属悬臂梁,可在冷热表面之间移动,可以在仍然产生能量的同时冷却各种电子设备和系统。
 
 
    最后,最需要和最有前途的能量收集部署领域是远程和移动工业案例。遥远的智能农场有数百个传感器,分布在数千英亩的土地上,距离任何电源都有数英里,需要能够依靠这些传感器无限期地保持供电,因为它们无法合理地负担将源源不断的电池输送到田间.
 
    同样,根据定义,移动供应链处于运动状态,这些传感器需要在从矿山到精炼厂、工厂、仓库到最终用户的道路上存活并保持供电数月。为了解决这个问题,一些制造商正在使用压电传感器来利用海洋的运动、铁路和卡车。同样,太阳能充电也是一种可能的解决方案。
 
    无论如何,世界系统损失的能量比我们所能利用的要多。但我们可以做得更好。

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