為了提高物聯網網絡的建設效率，利用電池供電物聯網終端已成為當前的主流模式，但電池壽命有限，安裝方便也意味著需要定期更換電池，確保傳感器網絡的正常運行，大大限制了物聯網的增長率。
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現實生活中有數億傳感器
想象一下，當數十億甚至數百億傳感器使用電池供電時，維護產生的勞動力和物質資源成本將達到不可預測的數量，這只是經濟支出。著名的英國研究公司IDTechEx在其《BatteryEliminationinElectronicsandElectricalEngineering研究報告指出，如果電池必須更換，物聯網節點將無法部署數千億，至少80%的物聯網價值將被破壞。主要原因是手動維護需求、電池壽命有限、節能技術造成的數據空白，以及大量對環境造成危害的電池。
事實上，電池供電傳感器在物聯網快速發展過程中面臨的困難遠不止上述。一些隱藏的問題也客觀地影響了傳感器的耐久性和穩定性。如果這些問題不盡快解決，將對物聯網產業的未來發展產生重大影響。
01:電池供電傳感器需要手動維護
為傳感器供電的電池壽命有限確保傳感器網絡的正常運行。根據分析師預測的數據，假設我們為萬億傳感器配備了一個可持續10年的電池，我們需要每天更換2.7萬元，以保持傳感器網絡的正常運行。如果電池壽命縮短到3年，每天更換的電池數量將接近10億次。目前，整個過程仍需手動完成，這將帶來持續的成本和材料成本。
各種電池供電表需要定期更換電池
更重要的是，頻繁更換電池破壞了連接傳感器的核心價值。企業部署物聯網傳感器的主要原因之一是，這些設備可以幫助企業消除設備、機械、管道或其他資產的自動監控。但是，如果這些傳感器本身仍然需要定期維護，以確保其正常運行，那么實施自動監控的意義將大大降低。
02:電池壽命有限可能導致數據缺口
電池電源傳感器將面臨耗電，停止工作傳感器不會上傳任何數據到背景，除非運行維護團隊能夠提前發現傳感器電池耗盡，準確掌握傳感器位置信息并及時更換，否則企業將完全丟失傳感器收集的所有數據。
監測電力塔的傳感器壽命耗盡可能導致風險
其次，由于企業或工廠通常使用傳感器來監控和傳輸安全或重要的設備數據，電池的耗盡很可能會造成人身傷害或重大資產損失。
傳感器通常低頻傳輸數據
實時性是物聯網傳感器的核心能力之一。在樂觀情況下，企業部署在化工廠管道節點等關鍵位置的傳感器應經常上傳數據，以持續監測有毒物質是否泄漏。
為了延長電池壽命，許多物聯網傳感器配置的數據更新頻率非常低，有時甚至每10天或更長時間傳輸一次。這將導致管理者無法準確掌握被監控設備的實時運行狀態。隨著時間的推移，這些滯后的數據將大大提高誤判的可能性，不僅不能反映物聯網實時感知的特點，而且給企業的生產經營帶來巨大的安全風險。
物理尺寸限制了傳感器的功能
在構成物聯網傳感器的許多分立元件中，電池體積最大，主要是為了確保設備有足夠的電池壽命。然而，電池的大尺寸和重量通常限制了傳感器的實用性，如電子標簽、電子卡和其他對重量和大小非常敏感的產品，因此很難使用該方案。
電池體積極大地限制了產品的小型設計
其次，大電池使小型產品開發也充滿了挑戰。在產品體積的限制下，產品開發工程師必須選擇減少電池尺寸或功能，但很難確保產品不會失去既定的電池壽命和功能需求。
0Inphi代理5.潛在的健康風險和環境污染
鋰電池具有重量輕、耐久性長的優點，現已成為物聯網傳感器供電的首選。但同時，由于其潛在的有毒材料，這些鋰電池也對人類健康和自然環境構成了嚴重的威脅。
面對不斷出現的電池需求，制造商必然需要開采大量的鋰、鈷、鎳、錳和石墨等生產鋰電池的關鍵原材料。整個過程不僅需要消耗大量的能源和水，而且經常對當地環境造成化學污染和地質破壞。其次，鈷、銅等電池在生產和廢物處理過程中意外浸危害人類健康。
原材料開采對生態造成了巨大的破壞
另一方面，電池原材料的無限開采不利于可持續發展戰略。客觀原因之一是材料資源儲備有限。當地球上沒有材料時，物聯網將面臨無電池可用的困境。
06:限制傳感器的摩爾定律
近年來，物聯網傳感器的性能在智能化和集成度方面都有了顯著提高，但值得注意的是，長期以來，為這些設備供電的電池的性能升級速度非常緩慢。
克萊姆森大學在《精密無電池感應》一文中指出，摩爾定律(半導體性能每18個月翻一番)不適用于電池技術生產和研究中使用的化學和制造技術，不同于其他技術領域。
電池的性能進步速度遠低于半導體
隨著20世紀末微電子技術的發展，鋰電池得到了廣泛的應用，其性能進一步提高，耐久性更長，重量大大降低，但總體而言，電池性能的各個方面每年只有幾個百分點，遠遠不足以跟上整體計算能力的進步，難以支持物聯網設備的需求。
07:元件差異限制續航時間
目前，大多數物聯網設備都是高度集成的。設備中的數據傳感、處理、內存和通信模塊需要電池模塊供電，以確保正常運行。然而，值得注意的是，不同制造商開發的部件在功耗優化方面存在差異。當這些部件集成在一起時，將不可避免地影響設備的整體壽命。
特別是近年來，市場更喜歡耐久性更長的設備。為了提高產品的競爭力，一些制造商積極開發超低功耗無線物聯網傳感器元件，如微控制器（MCU）它是為低功耗而設計的，它確實有助于延長電池壽命，但如果掃描儀、溫濕度計傳感器或游戲設備的芯片不是這樣，即使經過高度集成的處理，利用電池供電的傳感器網絡的電池壽命仍無法顯著提高。
08:獨立元件導致傳感器性能差
不同部件構建的傳感器除了耐久性外，還存在另一個問題，即這些傳感器缺乏整體協同性。想象一下，當無線傳感器中的數據處理能力超過其最大負荷時，由于傳感器系統由獨立的硬件和軟件組成，難以無縫通信，甚至無法發出相關問題的報警，管理者無法知道自然，也無法立即解決此類問題。傳感器將繼續超負荷工作，從任務失敗到設備損壞數據丟失。
由獨立元件構建的傳感器可能會導致性能差
雖然這類問題非常困難，但并非不可能解決，想象一下，當整個物聯網網絡構建成一個統一的生態系統，從供電到數據收集到數據傳輸，所有部件協同工作，一旦處理器超載，系統可以將負載轉移到系統負載較輕的區域，然后確保設備能夠正常工作，但所有這些前提必須以可靠的供電為基礎。
解決電池續航問題的微能管理模塊/芯片
為了滿足不斷出現的市場需求，解決電池帶來的各種問題，飛英思特推出了微能量管理模塊和微能量管理芯片，為客戶帶來更穩定的數據采集傳輸和更低功耗的供電解決方案。
通過采集微光能、射頻能、微動能、溫差能，微能管理模塊/芯片具有復合環境能量采集能力（TEG）發電使設備在使用過程中不需要更換電池。在滿足條件的前提下，甚至可以實現設備生命周期內無電池的永久壽命，消除了維護設備和頻繁更換電池帶來的高勞動力和物質資源成本。
飛英思特能量采集技術
此外，飛英思特提供的供電解決方案具有高度集成的設計，大大降低了后續開發的難度。產品開發工程師不需要進行繁重的集成工作，只需將傳感器插入微能管理模塊/芯片，然后將后端電路連接到輸出，即可完成無源產品的原型設計，為企業快速搶占市場贏得機遇。
通過這些技術優勢，飛英思特微能管理模塊/芯片不僅可以解決電池供電的各種不足，還大大拓寬了物聯網低功耗設備的應用領域，如醫療身份卡、物品信息標簽等對體積、耐久性和效率要求較高的產品。
縱觀整個行業，電池確實極大地限制了物聯網的發展，但作為世界領先的無源無線技術和產品提供商，飛英思特正試圖通過創新的供電解決方案解決這一問題，期待各行業的低功耗設備能夠實現免維護、免電池運行，幫助減少物聯網電池對生態的破壞。
