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没有电池的物联网(

时间:2023-03-17 21:35:56 科技观察

),物联网(IoT)借助传感器和软件,将物理对象连接到互联网上,收集、分析、计算和传输信息,增加物联网的操作功能物理对象。从工业到生活,可以接入互联网的“物”越来越多。IBM最初估计2015年将有1万亿个物体连接到互联网,最新的具体估计是2018年将有220亿个物体连接到互联网。近年来,软件和硬件设计具有网络功能,并且预计到2025年连接对象的数量将增加到380亿,到2030年将增加到500亿。随着数量的增加,问题也越来越突出,因为越来越多的无线网络对象使用电池作为能源,并且电池有使用寿命,需要手动更换。特别是在工业中,很多传感器受到电池的限制而降低了它们的功能,例如减少了数据传输。延长电池寿命,或因电池体积或重量的限制而降低功能,最怕的就是正常重要操作时电池突然变弱,更何况长期使用电池有害健康和污染环境。在2017年京都超大型集体电路会议上,有人提出了工业无线网络的电池寿命可达十年的论文,可见有人预见到了电池问题。看来物联网的问题不在于“网”,而在于“物”,即物的能量。生活中的小电器更换电池不是一回事,却是工业界的大事。有时更换电池的成本高于电池。如果一个工厂有大量的连接对象,更换电池可能会很累。有人用IBM的一万亿个连接物和一万亿个电池作了一个有趣的类比。即使电池有十年的寿命,每天也要更换2.7亿块电池。如果电池寿命不是十年,而是两年2010年,世界上每个人都会每五天去某个地方帮忙更换电池。MIT的两位同学BenCalhoun和DaveWentzloff现在是弗吉尼亚大学和密歇根大学的教授,也是Everactive的创始人。他们的专长是超低功率电路。据研究,只有一种方法可以扩展物联网,即采用超低功耗电路设计和超低功耗无线网络,而不是使用电池。这种与互联网的连接不仅耗电少,而且可以自动从周围环境中获取能量,如室内阳光、热能变化、无线电波、振动等,成为一种自供电设备。该设备首先用于蒸汽疏水阀的监控。虽然蒸汽是一项由来已久的技术,但在工业中的许多地方仍然使用它来生产能源。疏水阀排除蒸汽管路中的凝结水,使蒸汽平稳运行,但如果出现故障,不仅会浪费能源,严重时还会造成停工甚至爆炸的危险。这些脱水机有的深埋地下,有的安装在高层建筑中,维护难度极大。两位教授的超低功耗无线网络传感器吸引了生产除水器的阿姆斯壮合作开发物联网蒸汽除水监测器。就在去年,一家工厂安装了1200台物联网除水监控器。它为工厂节省了250万美元的能源成本和34,000吨二氧化碳排放量,相当于每年减少7,000辆汽车上路,同时还防止了6,000万加仑(2.27亿升)水的流失。不需要电池,既省事又让大家开心。当RFID出现并被用在很多卡上时,刷一下门就会打开门。感觉就像进入了先进的数字时代。手机已经成为我们身体的另一个器官,让我们成为人机融合的未来人,却不得不让我们忍受不停的充电。不知道能不能把超低功耗的元器件装进手机里,电量不足的时候还能保持电量。基本操作,这当然是通俗易懂的。然而,消费电子产品,尤其是联网的可穿戴设备,如项链、耳环和手表,应该是另一个市场。尽管如此,两位教授现在更关心的是疫情过后的经济复苏。流行病减少了人手。在重新评估新的操作时,更需要对信息不易获取的实时远程位置进行控制。卡尔霍恩教授表示,我们相信未来所有环境和资产都将得到妥善监控,并为计算机计算提供足够的信息,让世界更高效、更安全、生活更美好。而我们Everactive,为了成为这一愿景的一部分,无电池技术,正在朝着这个方向发展。