【導(dǎo)讀】建立工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 傳感器網(wǎng)絡(luò)需要附加成本，其中 60% 以上的成本與布線和安裝有關(guān)。雖然無線數(shù)據(jù)傳輸有助于消除一些布線，但通過添加無線電力傳輸技術(shù)可以避免更多布線。初創(chuàng)公司 TransferFi 正在為 50 米（約 165 英尺）距離的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)新的無線充電解決方案。
建立工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 傳感器網(wǎng)絡(luò)需要附加成本，其中 60% 以上的成本與布線和安裝有關(guān)。雖然無線數(shù)據(jù)傳輸有助于消除一些布線，但通過添加無線電力傳輸技術(shù)可以避免更多布線。初創(chuàng)公司 TransferFi 正在為 50 米（約 165 英尺）距離的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)新的無線充電解決方案。
無線技術(shù)眾所周知，但發(fā)射器的設(shè)計、發(fā)射器的位置、化效率的可能性以及驗(yàn)證整個系統(tǒng)的行為代表著復(fù)雜的挑戰(zhàn)，需要使用復(fù)雜的工程解決方案。不可避免的布線成本不僅增加了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0 的障礙，也增加了智能電網(wǎng)和智慧城市的障礙。大規(guī)模傳感器安裝需要復(fù)雜的布線基礎(chǔ)設(shè)施，成本高昂且安裝時間較長。
TransferFi 開發(fā)了 TFi Turin-1 無線電源網(wǎng)絡(luò) (WPN) 平臺，該平臺可以實(shí)現(xiàn)可靠的實(shí)施，以有限的循環(huán)時間替代電源線或電池。
TransferFi 聯(lián)合創(chuàng)始人兼執(zhí)行官 Aashish Mehta 表示：“我們的 TFi WPN IIoT 系統(tǒng)級架構(gòu)專為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計，這些應(yīng)用確實(shí)需要容納多個目標(biāo)的遠(yuǎn)程無線充電網(wǎng)絡(luò)?！?“我們使用射頻，因?yàn)樗m合遠(yuǎn)場/長距離應(yīng)用。所有這一切都可以通過 Turin 平臺實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，因?yàn)樗梢宰詣踊h(yuǎn)場無線充電網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際使用和部署?！?br style="padding: 0px; margin: 0px auto;"/>
無線功率傳輸
無線功率傳輸 (WPT) 技術(shù)分為兩大類：近場和遠(yuǎn)場。它們各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
近場非輻射技術(shù)適合通過線圈之間的電感耦合磁場或通過金屬電極之間的電容耦合電場短距離傳輸能量。電感耦合是當(dāng)今使用廣泛的無線技術(shù)。
遠(yuǎn)場輻射場技術(shù)（也稱為功率發(fā)射）包括通過電磁輻射（例如微波或激光束）傳輸功率。這些技術(shù)可以將能量傳輸?shù)礁h(yuǎn)的距離，但必須針對接收器。波束形成技術(shù)用于改善波束的聚焦。
通過專用射頻 (RF) 傳輸?shù)?WPT 在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中越來越受歡迎。波束成形是 WPT 技術(shù)的圣杯，因?yàn)樗梢韵蚪邮掌鱾魉透叩男盘栙|(zhì)量，而無需增加傳輸功率。為了獲得足夠的波束，發(fā)射機(jī)必須配備大量天線，用于自適應(yīng)波束形成并控制波束能量聚焦的方向。
無線電源傳輸框圖（圖片TransferFi）
TFi Turin 1
TransferFi 創(chuàng)建了一個自動校準(zhǔn)系統(tǒng)，可根據(jù)接收器目標(biāo)的位置和應(yīng)用負(fù)載優(yōu)化定位、分時和信號。
當(dāng)前平臺由 TFi 網(wǎng)關(guān)和帶有各種傳感器的 TFi Sense 單元組成。TFi 網(wǎng)關(guān)使用遠(yuǎn)場射頻無線功率傳輸來為 TFi Sense 設(shè)備供電并進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，范圍遠(yuǎn)可達(dá) 50 米。
“我們創(chuàng)建了波束成形和信號優(yōu)化算法，將波束聚焦到目標(biāo)設(shè)備，”梅塔說。“我們研究了整體系統(tǒng)級架構(gòu)，并使用優(yōu)化傳輸和接收端的算法。我們的主要集中在以下領(lǐng)域：優(yōu)化以獲得更好的射頻到直流轉(zhuǎn)換和的波束形成角度；使用TFi一鍵校準(zhǔn)和分時軟件縮短部署時間；并通過 16 通道 TFi 網(wǎng)關(guān)增強(qiáng)光束聚焦?！?br style="padding: 0px; margin: 0px auto;"/>
波束成形是將無線信號引導(dǎo)至特定接收設(shè)備而不是向其他方向傳播信號的過程。與避免使用波束成形技術(shù)相比，由此產(chǎn)生的更直接的連接更快、更可靠。近年來，由于 5G 的普及，波束成形技術(shù)不斷發(fā)展。
實(shí)現(xiàn)此目的的一種技術(shù)涉及使用多個靠近的天線，所有天線在略有不同的時間傳輸相同的信號。重疊的波會產(chǎn)生干擾，這些干擾在某些區(qū)域是建設(shè)性的（使信號更強(qiáng)），而在其他區(qū)域是破壞性的（使信號變?nèi)趸驘o法檢測到）。如果操作正確，該波束形成過程可以將信號引導(dǎo)至您想要的位置。
波束成形可提高效率（圖片TransferFi）
當(dāng)前用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的 TFi 系統(tǒng)（圖片：TransferFi）
該技術(shù)不僅聚焦光束比向各個方向發(fā)射光束更有效，而且還可以減少那些試圖攔截其他信號的人所受到的干擾。限制可能在于執(zhí)行復(fù)雜計算任務(wù)以實(shí)現(xiàn)效率的計算資源。但硬件和軟件資源的不斷改進(jìn)可以彌補(bǔ)這些限制。
“總的來說，Turin 平臺的設(shè)計與硬件和應(yīng)用程序無關(guān)，因此它可以用于任何具有合適類型硬件的應(yīng)用程序，”Mehta 說?！爱?dāng)前發(fā)布的產(chǎn)品 TFi WPN IIoT 面向狀態(tài)監(jiān)測、智能樓宇自動化和環(huán)境傳感熱圖（用于服務(wù)器機(jī)房和冷藏室）。我們正在與工業(yè)自動化、半導(dǎo)體、物流和汽車領(lǐng)域的跨國公司合作?！?br style="padding: 0px; margin: 0px auto;"/>
工業(yè) 4.0、智能建筑和智能電網(wǎng)等未來工業(yè)概念需要大規(guī)模傳感器部署，這需要復(fù)雜的布線基礎(chǔ)設(shè)施，部署時間長，并且會因昂貴的停機(jī)時間而損害業(yè)務(wù)。在當(dāng)前的有線傳感器部署中，大部分部署時間都浪費(fèi)在安裝和布線上，這消耗了傳感器總體部署預(yù)算的 60% 以上。TFi WPN 平臺提供非侵入式傳感器部署，降低了布線基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜性。
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