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為了提高物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的建設效率，利用電池供電物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡的正常運行，大大限制了物聯(lián)網(wǎng)的增長率。

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現(xiàn)實生活中有數(shù)億傳感器

想象一下，當數(shù)十億甚至數(shù)百億傳感器使用電池供電時，維護產(chǎn)生的勞動力和物質(zhì)資源成本將達到不可預測的數(shù)量，這只是經(jīng)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(lián)網(wǎng)節(jié)點將無法部署數(shù)千億，至少80%的物聯(lián)網(wǎng)價值將被破壞。主要原因是手動維護需求、電池壽命有限、節(jié)能技術造成的數(shù)據(jù)空白，以及大量對環(huán)境造成危害的電池。

事實上，電池供電傳感器在物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)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(wěn)定性。如果這些問題不盡快解決，將對物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展產(chǎn)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(wǎng)絡的正常運行。根據(jù)分析師預測的數(shù)據(jù)，假設我們?yōu)槿f億傳感器配備了一個可持續(xù)10年的電池，我們需要每天更換2.7萬元，以保持傳感器網(wǎng)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(shù)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(xù)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(yè)部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器的主要原因之一是，這些設備可以幫助企業(yè)消除設備、機械、管道或其他資產(chǎn)的自動監(jiān)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(jiān)控的意義將大大降低。

02:電池壽命有限可能導致數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)到背景，除非運行維護團隊能夠提前發(fā)現(xiàn)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(yè)將完全丟失傳感器收集的所有數(shù)據(jù)。

監(jiān)測電力塔的傳感器壽命耗盡可能導致風險

其次，由于企業(yè)或工廠通常使用傳感器來監(jiān)控和傳輸安全或重要的設備數(shù)據(jù)，電池的耗盡很可能會造成人身傷害或重大資產(chǎn)損失。

傳感器通常低頻傳輸數(shù)據(jù)

實時性是物聯(lián)網(wǎng)傳感器的核心能力之一。在樂觀情況下，企業(yè)部署在化工廠管道節(jié)點等關鍵位置的傳感器應經(jīng)常上傳數(shù)據(jù)，以持續(xù)監(jiān)測有毒物質(zhì)是否泄漏。

為了延長電池壽命，許多物聯(lián)網(wǎng)傳感器配置的數(shù)據(jù)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(jiān)控設備的實時運行狀態(tài)。隨著時間的推移，這些滯后的數(shù)據(jù)將大大提高誤判的可能性，不僅不能反映物聯(lián)網(wǎng)實時感知的特點，而且給企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)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(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)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(chǎn)品，因此很難使用該方案。

電池體積極大地限制了產(chǎn)品的小型設計

其次，大電池使小型產(chǎn)品開發(fā)也充滿了挑戰(zhàn)。在產(chǎn)品體積的限制下，產(chǎn)品開發(fā)工程師必須選擇減少電池尺寸或功能，但很難確保產(chǎn)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(huán)境污染

鋰電池具有重量輕、耐久性長的優(yōu)點，現(xiàn)已成為物聯(lián)網(wǎng)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(huán)境構(gòu)成了嚴重的威脅。

面對不斷出現(xiàn)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(chǎn)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(jīng)常對當?shù)丨h(huán)境造成化學污染和地質(zhì)破壞。其次，鈷、銅等電池在生產(chǎn)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(tài)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(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。客觀原因之一是材料資源儲備有限。當?shù)厍蛏蠜]有材料時，物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)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(chǎn)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(fā)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(lián)網(wǎng)設備的需求。

07:元件差異限制續(xù)航時間

目前，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設備都是高度集成的。設備中的數(shù)據(jù)傳感、處理、內(nèi)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(fā)的部件在功耗優(yōu)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(chǎn)品的競爭力，一些制造商積極開發(fā)超低功耗無線物聯(lián)網(wǎng)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(jīng)過高度集成的處理，利用電池供電的傳感器網(wǎng)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(gòu)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(xié)同性。想象一下，當無線傳感器中的數(shù)據(jù)處理能力超過其最大負荷時，由于傳感器系統(tǒng)由獨立的硬件和軟件組成，難以無縫通信，甚至無法發(fā)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(xù)超負荷工作，從任務失敗到設備損壞數(shù)據(jù)丟失。

由獨立元件構(gòu)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(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡構(gòu)建成一個統(tǒng)一的生態(tài)系統(tǒng)，從供電到數(shù)據(jù)收集到數(shù)據(jù)傳輸，所有部件協(xié)同工作，一旦處理器超載，系統(tǒng)可以將負載轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)負載較輕的區(qū)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(xù)航問題的微能管理模塊/芯片

為了滿足不斷出現(xiàn)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(wěn)定的數(shù)據(jù)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(huán)境能量采集能力（TEG）發(fā)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(xiàn)設備生命周期內(nèi)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(zhì)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(xù)開發(fā)的難度。產(chǎn)品開發(fā)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(chǎn)品的原型設計，為企業(yè)快速搶占市場贏得機遇。

通過這些技術優(yōu)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(lián)網(wǎng)低功耗設備的應用領域，如醫(yī)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(chǎn)品。

縱觀整個行業(yè)，電池確實極大地限制了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，但作為世界領先的無源無線技術和產(chǎn)品提供商，飛英思特正試圖通過創(chuàng)新的供電解決方案解決這一問題，期待各行業(yè)的低功耗設備能夠?qū)崿F(xiàn)免維護、免電池運行，幫助減少物聯(lián)網(wǎng)電池對生態(tài)的破壞。