無電池物聯(lián)網(wǎng)傳感之路

隨著全球連接的物聯(lián)網(wǎng)傳感器設(shè)備的持續(xù)顯著增長，處理傳感器電池使用成本和處置是一個令人生畏的前景。此外，電池生命周期的開始——生產(chǎn)和回收電池的成本和能源消耗——正在加劇這一挑戰(zhàn)。

以可持續(xù)且經(jīng)濟(jì)高效的方式部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器端點(diǎn)是許多垂直市場組織的重要目標(biāo)。尋找降低能源消耗和消除無線傳感器電池以提高效率的方法，將消除增加傳感器部署的障礙。

可操作數(shù)據(jù)和自動化：物聯(lián)網(wǎng)傳感的關(guān)鍵驅(qū)動因素

對許多終端用戶而言，降低能源消耗和提高效率的舉措至關(guān)重要。互聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)傳感的使用是這些舉措的核心。一個例子是建筑材料中的傳感器，用于檢測常見的建筑問題，如霉菌、漏水和電氣熱點(diǎn)，以便在產(chǎn)生重大成本之前解決這些問題。傳感器的其他應(yīng)用包括通過溫度和濕度監(jiān)測以及占用、遮陽和氣流來提高暖通空調(diào)性能和效率。

預(yù)計(jì)智能建筑中用于提高效率的無線傳感將從高端商業(yè)轉(zhuǎn)向主流住宅安裝。智能家居應(yīng)用包括家庭環(huán)境監(jiān)控和安全。

庫存管理、資產(chǎn)跟蹤和生產(chǎn)線監(jiān)控的自動化是物聯(lián)網(wǎng)傳感應(yīng)用有望顯著增長的關(guān)鍵領(lǐng)域。電動汽車將減少非安全關(guān)鍵元件的線束，并開始使用長壽命無線傳感。

物聯(lián)網(wǎng)傳感的應(yīng)用列表不斷增長，終端用戶希望從流程和基礎(chǔ)設(shè)施的可操作數(shù)據(jù)和自動化中獲益。

一個關(guān)鍵要素：物聯(lián)網(wǎng)傳感器的高效無線連接

從傳感器節(jié)點(diǎn)的角度來看，解決電池使用問題的關(guān)鍵是大幅提高無線連接的電源效率。依靠現(xiàn)有的WLAN協(xié)議（如Wi-Fi）是有利的，可以避免投資和能源支出，以添加新的專有基礎(chǔ)設(shè)施來支持連接設(shè)備的大量增加。隨著低功耗芯片組的推出，Wi-Fi的電源效率已經(jīng)取得了進(jìn)步，但在許多情況下，這項(xiàng)技術(shù)的效率不足以滿足傳感應(yīng)用的需求。

物聯(lián)網(wǎng)傳感的下一步是超低功耗無線連接，可以顯著延長電池壽命，如在傳感器產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)，并最終實(shí)現(xiàn)無電池操作。在利用Wi-Fi基礎(chǔ)設(shè)施的同時，實(shí)現(xiàn)這種類型的無線連接能效，為終端用戶的可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃和成本節(jié)約提供了一條可行的途徑。

Wi-Fi上的無源反向散射：無線電源效率的階梯式改進(jìn)

無源反向散射是支持UHF RFID的基礎(chǔ)技術(shù)，但通過Wi-Fi實(shí)現(xiàn)，是一種顯著提高物聯(lián)網(wǎng)傳感能效的方法，同時還利用了現(xiàn)有的、無處不在的無線協(xié)議。作為一種超低功率射頻(RF)通信技術(shù)，無源反向散射依賴于檢測環(huán)境射頻信號（在上述情況下為Wi-Fi信號），從傳感器插入數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)反射回Wi-Fi WLAN網(wǎng)絡(luò)中的Fi接收器。

無源反射的本質(zhì)是允許極高的功率效率，因?yàn)闆]有高功率無線電將傳感器數(shù)據(jù)傳輸回Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。使用無源反向散射的傳感器標(biāo)簽可以部署在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中，大大減少電池更換的次數(shù)，并且在某些應(yīng)用中，支持在傳感器標(biāo)簽的使用壽命期間使用單個電池。用較小的電池替換大電池以減小外形尺寸是這種方法的另一個優(yōu)勢。

無電池目標(biāo)：超低功耗射頻通信支持環(huán)境電源的物聯(lián)網(wǎng)傳感

隨著各行各業(yè)開始采用物聯(lián)網(wǎng)傳感帶來的顯著效率提升，提高連接能效的需求將成為主要驅(qū)動力。最終實(shí)現(xiàn)環(huán)境電源傳感，其中物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以依靠收集的能源供電，如射頻、太陽能、振動，這是實(shí)現(xiàn)無電池運(yùn)行的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵是為物聯(lián)網(wǎng)連接提供超低功耗射頻通信技術(shù)。

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