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截至今年8月末,三家基礎電信營運企業發展蜂窩物聯網終端使用者的數量已超過了行動電話使用者總數,達到了16.98億戶,國内蜂窩物聯網産業迎來了“物超人”這一曆史性時刻,千億級蜂窩物聯的未來已經不再遙遠。
然而,物聯網産業目前仍有很多場景無法支援安裝電池,同時某些物聯網終端還面臨着苛刻的成本、體積的壓力。但随着終端連接配接數的攀升,供電問題亟待解決,而這也為無源物聯網的發展提供了優渥的成長環境。某種意義上,無源物聯網的發展已經成為未來物聯網發展的一條主路徑。
無源物聯網是什麼?在智能家居領域,它将起到何種作用?
無源物聯網是什麼?
“無源物聯網”是指接入網絡的終端節點裝置,在不帶電源線和無内置電池的情況下,實作資料的采集、傳輸和分布式計算等功能。不帶電源線、無内置電池,并非終端節點裝置無需能量,而是換了一種擷取能量的方式,變為主要從環境中擷取微能量支援自身正常運轉。
通過技術創新,減少對人工能源的依賴,轉為從自然中擷取能量,無源物聯網開創出一種在自供能、低功耗工作基礎上的能源自給自足的物聯網新運轉模式。微能自供、極緻能效、綠色環保和廣泛适用是無源物聯網的四大特點和優勢。
無源物聯網打破了物聯網終端在供電、成本、終端體積以及可持續性方面的衆多限制,為未來物聯網連接配接數從百億級邁向千億級奠定了基礎。
無源物聯網的三大底層技術
無源物聯網的工作主要依賴于環境能量采集、低功耗計算和低功耗通信三大底層技術。
第一,環境中采集能量的方式主要包括光能采集、振動能量采集、溫差轉換能量采集以及無線電射頻能量采集四種。目前,無線射頻能量采集最為業界關注,終端節點通過采集、管理及應用RFID、NFC、藍牙、Wi-Fi、5G、LoRa等射頻能量的方式來驅動自身工作。其中,核心是将射頻能量轉換為直流能量。
第二,低功耗計算技術通過選擇低功耗晶片,同時配合簡單編碼和調制、完成簡化的低壓驅動電路設計以及低功耗接收機等,實作低功耗運作。
第三,低功耗通信技術目前主要依靠反向散射方式,對接收到的射頻信号進行反射以傳輸資料。展望未來,環境反向散射通信有望成為使能低功耗通信的一項更有前途的技術,有效解決傳統反向散射技術存在的傳輸距離短、對專用讀寫器依賴度高、存在較強的系統自幹擾和互幹擾、被動性操作導緻自動化管理難等問題。
智能家居的無源初探
在IOT發展過程中,最大的制約因素之一即“能源”。作為IOT生态重要組成部分,智能家居未來将接入越來越多的裝置節點,且其中70%以上的IOT裝置相對應的互動動作都是瞬間互動動作,瞬間互動的動作是否可以不需要一個持續供應的電源或儲能電池?
以無源鎖具為例,不需要裝載電池,隻要用手機NFC碰一碰,即可反向供電開鎖,同步相關資訊資料。每開創新射頻能量重構未來IOT電源,讓使用者手機更便捷的“碰一碰” 聯接賦能各類裝置瞬間互動服務、成為每個人身上的萬能“數字鑰匙”,實作無源+裝置免維護技術突破。
在物聯網領域中,能量收集有望減少或消除對電池的需求。這對于難以更換電池的裝置(例如牲畜傳感器、智能樓宇和遠端監控)以及可穿戴電子裝置和物流跟蹤等應用特别有吸引力。但到目前為止,這項技術尚未能普及開來,僅在門鈴、SOS按鍵、無線開關、遙控器等産品中應用。
展望未來,無源物聯網依托低功耗、低成本、小體積、易部署、免維護等優勢,将逐漸在遠距離、高速率和通用性等方面發力,廣泛拓展和豐富物聯網應用場景,助力智能家居更新優化。