物联网征程：能量采集的未来

物联网征程：能量采集的未来能量无所不在，触手可及，只需加以采集即可使用–这是能量采集的宗旨。如今，基于能量采集技术的无线无源解决方案在智能建筑自动化领域已相当成功，然而，这仅仅是能量采集技术应用的开始。未来，基于能量采集的无需电池的无线通讯技术将被应用于生活的方方面面，例如：结构健康监测（SHM）、水质监测、森林防火、智慧城市管理、医疗护理行业等等。“如果我们稍稍关注一下基于能量采集技术的无线无源解决方案的下一步研发进展，就会发现，这些应用的实现离我们并不太遥远”德国易能森有限公司首席执行官LaurentGiai-Miniet表示：“基于能量采集技术，在楼宇智能领域，许多自供能的应用仅仅借助机械能、室内光能、温差能等周围环境中的微小能量，即可正常运作：比如无线无源开关、门窗磁、智能门窗把手、温湿度传感器、照度传感器、人体红外传感器、智能暖气阀，以及智能家居系统等。然而，能量采集技术的应用绝不仅限于建筑自动化或者说楼宇智能领域。”所有人都在谈“物联网”，但是如何才能为数以亿计的通讯设备提供正常工作必需的电能呢？答案无疑是：能量采集。理由很简单，能量采集技术可以让传感器从外在电源的束缚中释放出来，完全实现能量的自给自足，从而摆脱电线、电池的限制，开辟灵活多样的应用。当下，能量采集市场正在崛起，并以惊人的速度增长着。德国易能森有限公司的业务增长也反映了这点。上个季度，EnOcean无线无源模块的销量出现显著增长，同时，我们预测这一增长势头将持续下去，特别是考虑到下一代能量采集无线无源解决方案即将推出。目前，新一代方案的开发包括：远距离通讯下一代自供能无线通讯技术可实现10多倍于目前的信号传输距离，无线信号的传输距离可达到5公里。得益于传输距离的突破，新的应用，例如对距离要求较高的室外应用，都将成为可能。新的能量来源这一最新的远距离无线通讯技术使用到改良版的能量转换器，丰富了可采集转换的能量来源。在不久的将来，我们会看到新的机械能（动能）转换器，可将气体、液体流动产生的动能转换为电能。而这一突破将助力智能抄表领域。

新的光能转换器也会有很大的改进，太阳能板的尺寸更小，而转换效率更高。再加上能量存储效率的提升，由室内光能供电的设备充满电后，有望在完全黑暗的条件下正常工作几个月，甚至一年。

而温差能的利用还处在较为初级的开发阶段（已成熟的应用是利用金属两端的温差），其中一个研发方向是采集白天与夜晚间的温度差，为室外应用供能。随着能量采集无线通讯技术的发展，新的应用领域也将出现切实可行的解决方案：结构健康监测（SHM）–大型结构，如桥梁、隧道、大坝或钻井平台等，需要对抗来自天气、地震、或者车流的强大外力。由光能、温差能、或振动能供能的无线传感器，可以永久监测临界参数，从而在出现异常值时报警，预防结构损坏/坍塌。类似的产品还可用于对雪崩、山体滑坡等自然灾害进行报警。环境监测–远距离自供能无线传感器可安置在户外，为大面积区域内的农场动物及植物提供提前报警或监测，以快速应对环境变化。比方说，防止森林大火的蔓延，或者确保对植物/作物的最佳照护及水源供应。资源监测–人类只有一个地球！因此，所有的资源都需要被保护并加以可持续利用。针对这点，无需电池的传感器网络可以采集所需数据，例如水质、水量、鱼群的运动。另外，自供能的无线探测器还可以报告水、油、气的泄露。智慧城市–到2030年，60%的人口将生活在城市里1–相当于60亿人。届时，智能监控将成为城市必不可少的功能，以协调人们的日常生活，防止城市陷入混乱。智慧城市应该包括交通的自动化控制、路灯、能源供给、物流、排水等等各个系统的智能运作。而实现如此庞大的工程，就需要数以百万计的自供能的传感器节点，收集并发送所需的数据。医疗护理–是另外一个拥有广阔前景的应用领域，良好的医疗护理可以显著提高生活品质、安全感以及舒适度。这一领域的应用包括可监测生命机能及健康生活状态的全新解决方案。目前已有自供能的手环原型产品，该手环可监测基本生命体征，而手环监测并发送无线信号的能量来源则是人体热能。以上仅列举了无需电池的无线通讯技术目前的一些研发领域。而实际上，能量采集技术的应用还可以更