物联网(IoT)和工业物联网的渗透率持续飙升。麦肯锡报告称，2014年，约13%的企业表示在其运营中使用了物联网技术。今天，这个数字已经增长到25%。到2023年，全球正在使用的物联网设备数量预计将达到430亿，是2018年使用数量的三倍。虽然物联网传感器的前景是能够从任何地方实时监控关键资产，但长期以来一直困扰着一个大问题研究人员：这430亿台设备究竟是如何工作的？电源问题物联网设备需要能够观察资产的特定属性并测量有关资产的有用数据的传感器。例如，物联网设备温度传感器可以监控生产车间的电机温度，并将该信息转发给分析师，或提醒维护团队注意潜在问题。或者传感器可以监测附近障碍物的接近程度，以帮助自动驾驶汽车保持安全并在轨道上行驶。监测参数的可能性几乎是无限的——传感器可以测量光、振动、湿度、速度等等。问题在于每个传感器都需要一个电源，而物联网设备的绝对数量构成了巨大的功耗。为每台设备配备一块电池似乎是最简单的解决方案，但它也带来了一些挑战。为416亿台设备开发、安装和更换电池需要太多时间和太多宝贵资源。同样具有挑战性的是，物联网传感器通常放置在偏远或危险区域的关键资产上。如果物联网设备依赖传统电源，投资回报率会急剧下降。为了提高投资回报率，物联网设备需要两样东西：耗电量更少的传感器和至少可以使用10到20年的电池。两种节能方法为了解决这些限制，研究人员倾向于两种节能方法：按需唤醒和能量收集。按需唤醒意味着物联网智能传感器仅在需要时开启，其余时间处于休眠状态。例如，跟踪建筑物门口行人流量的物联网设备只会在有人走过时唤醒。能量收集物联网智能传感器是自我维持的，因为它们从日常过程中汲取少量电力。在智能建筑中，安装在门把手上的传感器可以从把手的每次转动中收集机械能，并将该能量存储在电池中。光伏电池可以通过从光中收集能量来为物联网传感器供电。如果它们的功耗足够低，这些自我维持的物联网设备理论上可以运行数十年。更广泛的网络要求一个有效的物联网系统不仅需要低功耗物联网设备来完成工作，还需要一个强大、安全和可靠的网络来中继和处理数据。物联网网络包含收集和路由数据的网关，以及中继和处理数据的系统。处理数据的确切位置（在云端或边缘）取决于应用程序的具体需求。LPWAN非常适合需要以低功耗覆盖大地理距离的物联网智能传感器。IoT网络还需要能够中继大量数据。5G网络可能特别适合这里，因为它们提供可靠地中继许多物联网应用所需的传感器数据所需的速度和容量，包括自动驾驶和机器人辅助手术。网络安全也是一个主要问题，尤其是因为物联网设备很容易成为网络攻击者的切入点。物联网的未来充满希望，采用它的障碍正在逐渐降低。随着传感器寿命的延长和广域网技术的协同工作，革命性物联网应用的前景越来越接近现实。
