摘要：各種形式的物聯網設備是提高人們生活質量和實現可持續性發展的關鍵，隨著數字化時代的來臨，如何延長這些終端的續航時長以減少維護頻次，成為了業界關注的焦點。

物聯網技術的進步加速了萬物智能化的進程，數以億級的傳感器組成一個個物聯網生態系統幫助人們實現了生活方式和生產方式的轉型，特別是隨著“碳中和”及數字經濟議題在全球范圍成為共識之后，越來越多的行業開始將物聯網融入自身發展轉型的戰略規劃之中。

各行各業利用物聯網進行智能化升級

作為數字經濟的重要支撐，物聯網憑借可靠的數據監測、管理能力一直以來備受各大行業追捧，但隨著行業規模的持續增長，有部分業內專家卻對物聯網的未來表示了擔憂，根本原因在于傳統物聯網設備生命周期內持續供電的難題無法解決。

根據Statista的預測，到2025年，全球將有超過750億臺物聯網設備，而這些設備當中將有數十億甚至上百億臺依靠布線或者需要定期、多次更換電池供電，對于已部署或需要部署大型物聯網生態以期完成數字化轉型的企業而言，這一模式所帶來的人力物力成本將異常高昂，同時也極大的限制了物聯網行業發展的上限。

化工廠等大型制造業部署大量傳感器監測數據

近年來，在智慧工業、智慧醫療、智能家居等領域，新興應用不斷涌現，例如智能手環、智能醫療身份卡片、智能溫度計等物聯網產品，不僅要實現更復雜的功能需求，還要求以更低的功耗持續運行，以減少頻繁更換電池或者頻繁充電造成糟糕的用戶使用體驗。

除此之外，尺寸的限制也給物聯網設備續航時長帶來了挑戰，以工業領域的定位標簽（UWB）為例，這類產品往往體積較小，可以更方便地部署到叉車等移動工業設備、物料倉庫甚至是附加到員工的衣服上，并持續追蹤這些監測對象的實時位置數據。這意味著管理員可以監控運輸和交付，可以精確跟蹤原材料庫存，可以提高人員安全性并減少召集和救援行動所需的時間。

此外，在功能方面，這類產品又需要提供持續的高精度追蹤或者緊急按鈕功能。在種種嚴苛的條件下，產品必須要長期處于低功耗的模式下才能完成相應的任務，這無疑對電池尺寸、設備續航提出了更高的要求。

工業定位標簽普遍對體積有較高的要求

為了解決這些難題，工程師們也在試圖延長電池的續航以減少更換頻次，例如近些年大火的低功耗廣域網（LPWAN）技術，憑借對功耗的極度優化，可支持終端設備電池續航五至八年。但相應的，使用者也需要為更久的續航付出代價，這項技術之所以能延長電池續航，主要原因在于其限定了極低的帶寬和數據上傳頻次，大多數LPWAN技術每天只能發送少于1，000 字節的數據，或每秒發送的數據少于5，000位。其余時間它大多被迫處于休眠或者低功耗模式，依賴電池提供極低功耗維持運作。

采用此類低功耗技術的確能夠延長設備的續航時長，但低頻次的數據傳輸將使管理員對信息的掌握嚴重滯后，如果監測對象是工業電機、化工管道等對數據及時性要求較高的產品時，不同步的數據可能導致嚴重的運營生產事故發生。

工業電機意外停機易造成巨大損失

相比芯片、傳感器等元器件的性能更新速度，電池技術的進步迭代顯得尤為緩慢，一部分業內公司開始積極探索其他能為物聯網設備供電的方法，比如從環境中采集各種微弱的能量，并將這些能量轉化為電力為后端的低功耗設備進行供電，從而無需受外部電池或者有限電源限制，達成能量自足的狀態，這種技術被稱為能量采集技術。

與傳統采用電池或者布線為設備進行供電的原理不同，能量采集是指通過采集當地環境的能量——無論是以光能、溫差能、振動能、射頻能或者其他形式轉化為電能的發電技術，以這種方式產生的電力可以儲存在電容器或可充電電池中以維持物聯網電子系統正常工作。

飛英思特能量采集技術

憑借在能量采集技術方面多年的鉆研，飛英思特推出了用于低功耗物聯網供電的微能量管理模組，大幅降低了物聯網設備對電池的依賴，甚至在條件滿足的前提下可實現無源化永久續航。

不同于電池固有的能量密度，環境中的能量普遍較微弱且分散，想要采集這些能量本就并非易事，但隨著物聯網的不斷發展，未來的物聯設備應用場景肯定是趨向多元化。飛英思特通過對能量采集技術各個方面的不斷優化，目前在光能能量采集領域已創新性地實現了在低至50lux（晴天室外光照度30000lux—130000lux/室內日光燈光照度100lux）的低照度環境下實現取能，能量管理效率高達98%，遠高于國外企業同照度下的能量管理效率。

在如此低的光照度下成功實現取能并維持設備長期可靠運行，也意味著飛英思特所推出的微能管理模組可為更多的弱光場景，例如智能建筑、農業種植、工廠等場所提供無源無線的供電解決方案。此外，無需電池的設計對于整體投入成本也有著明顯優勢，假設一家工廠采用電池為上萬個物聯網設備實施管道監測進行供電，那么后期為這些設備定期更換電池勢必會產生不菲的人力物力成本，而采用無源無線的供電方案后，將無需如此高頻的維護，可節約大量成本。

飛英思特模組可為各種場景提供免電池方案

除了能量采集的效率之外，另一個相關挑戰是設備的穩定運行，而這與能量的收集與管理息息相關，例如太陽能在白天可通過采集可用的陽光實現運行，然而在夜間無光源的情況下，如何保障設備穩定工作成為了問題的關鍵。得益于精細化的能量管理技術，飛英思特所推出的微光能管理模組可通過白天持續捕獲環境中的微光能，并將多余的能量儲存在電容之中，以便在夜間無光源的情況下支撐設備正常工作，最終實現無間斷的可靠運行。

為了滿足多元化的應用場景，飛英思特還推出了不同系列的微能管理模組，例如REVOMINDS? FEH610是專為光能設計的微光能管理模組，REVOMINDS? FEH710則是可在±2攝氏度溫差環境下實現取能的TEG溫差能管理模組，此外，還有REVOMINDS? FEH620，一款可以應用于微光能、射頻能、微動能采集和管理的復合環境能量管理模組。憑借多能量的采集形式，開發工程師可利用REVOMINDS? FEH620輕松設計出能夠采集、管理多種能量源的無源無線產品，這將進一步增強產品能量供給來源的多樣化和穩定性，提高設備的運行時長。

飛英思特復合環境能量管理模組FEH620

另一方面，得益于微能管理模組高度集成化的設計，使得模組體積也得到了進一步的縮小，不僅消除了電池供電固有的種種弊端，也為后續的產品開發設計節約了大量的時間成本和BOM成本。工程師只需將換能器（如光伏電池）插入能量收集模組，再將后端電路連接到輸出即可。整個過程無需過多的工程研發，即可快速實現無源產品的原型設計。例如工業領域的熱力管道監測傳感器、工業電機監測傳感器，智能家居領域的門磁、溫濕度計，零售行業的電子價簽等各類小型設備都可以利用飛英思特的無源無線供電方案實現。

隨著數字化時代的來臨，相信會有越來越多的企業開始采納免電池的供電方案，這一舉措不僅減少了污染物的產生，其節約的成本也非常可觀。特別是在工業、農業等領域，物聯網設備的快速增加勢必會大量提高成本，而這種具備可持續性且擁有更高性價比的無源供電方案無疑更有優勢，能幫助各行各業低成本完成數字化轉型，進一步提高企業核心競爭力。

作者：飛英思特科技，更多內容關注微信公眾號：飛英思特科技

本文由 @飛英思特科技 原創發布于電子發燒友，未經許可，禁止轉載

審核編輯：符乾江