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无源物联网如何大规模应用?飞英思特“环境取能”技术成破局关键

作者:时间:2021-12-10来源:收藏

近年来,物联网作为信息科技重要的发展方向,已逐步应用到智能家居、智慧农业、智慧能源等众多领域。例如高速收费站的ETC就是智慧交通打造的典型案例。借助物联网技术,免去了进出口取卡、还卡时间,大幅提升了车辆通行的效率。

本文引用地址:http://www.lesgarconsaussi.com/article/202112/430247.htm

物联网的出现,让生活生产变得更加便利的同时,也为产业发展提供了巨大的市场需求。相关数据显示,继2018年物联网产业规模突破万亿大关后,经过短短2年时间的发展,2020年底产业规模已达2.4万亿。

在宏观层面,相关政策也给予了规划,前不久工信部、网信办等8部门联合印发的《物联网新型基础设施建设三年行动计划(2021—2023年)》提出四大行动12项重点任务,其中明确指出到2023年底,在国内主要城市初步建设成物联网新型基础设施,为物联网的发展指出了明确的方向。

整体看来,物联网市场增长态势迅猛,但随着连接设备规模的逐渐扩大,物联网设备部署遭遇了不小的瓶颈,供电受限则是其中最具代表性的挑战之一。传统的有线供电模式已无法满足应用场景多变的部署需求。所以,大部分物联网终端设备依靠电池为其供电,但这不仅增加了传感节点的部署成本,大量替换下来的废旧电池也将对环境带来负担。

面对未来数以千亿计的连接规模,物联网亟待一种更加稳定、持续、可靠的供电方案打破目前的电池供电窘境,而无源(Battery-free)物联网则是最好的答案。

不用电的无源物联网

无源(Battery-free)物联网,可以简单理解为不需要用电的物联网,但物联网终端节点作为电子元器件,本身是需要能源才能运作。无源物联网可通过采集环境当中的零散能量,支撑设备自身数据的感知、传输和分布式计算。

事实上,早在2014年,国家自然科学基金就正式启动了“无源感知网络基础理论与关键技术”重点项目,资助金额350万元,希望在传感方向走出一条新的道路,但由于当时技术的掣肘,项目取得的成果有限。

而今,随着半导体及能量转换技术的不断升级发展,关于无源物联网的呼声在整个业界的也越来越大。今年8月,在华为和中国移动举办的5G-Advanced创新产业峰会上,华为常务董事、ICT产品与解决方案总裁汪涛也在大会上提出了5.5G技术演进的方向,而无源物联网正是其一。

虽然无源物联网这项技术的产业应用在国内起步较晚,但随着行业的不断推动,越来越多的无源应用开始受到了市场的关注。许多前沿的科创企业也逐步投身其中,飞英思特科技(Finsiot)正是典型代表之一。

中国最早的环境微能管理技术

飞英思特团队2018年在美国硅谷组建,彼时国外已经有Atmosic、Wiliot这样对新一代无源技术有深刻研究且应用的公司,而反观国内新一代无源领域却几乎一片空白。为了保障国内技术的独立性和领先性,飞英思特创始团队毅然决定回国创业,并汇聚北京大学、清华大学、美国加州大学伯克利、美国加州大学UCSF等名校院所的科技人才,在低功耗电子学,能源管理,射频控制工程,算法模型等各方向上都拥有至少10年以上的专业经验,凝聚起了中国最早开始从事微能量管理技术研发的豪华阵容。

据了解,目前飞英思特已开创性地实现了微光能、温差能、动能、射频能、电磁能等能量的高效转换,开启了自供能技术的全面商业化,并逐步研发出了“微能量管理”与“超低功耗”的核心技术与对应产品。当前这家公司已具备成熟的环境能量采集模组与芯片设计能力,并可为用户提供标准的模组及相应的自供能产品解决方案。

国内首款环境微能管理模组问世

环境能量采集(energyharvesting)技术是一种从环境中收集能量,存储能量,使用能量的技术,从某种意义上来讲,环境中的能量取之不尽,用之不竭,可使物联网终端设备工作起来更加稳定和超长寿命续航,但实现这样的无源物联网需要解决两个工程难题:

如何实现能量供应的稳定和持续;

如何最大限度地降低连接设备的系统功耗。

今年10月,飞英思特发布了国内首款环境微能管理模组星云系列—微光能管理模组FEH610与TEG热电能管理模组FEH710。该系列模组可适配各种能量来源,包括太阳能(Photovoltaic)、压电(Piezoelectric)、热能(Thermoelectric)和无线射频(RF)。 利用该模组收集的能量,工程师可采用低功耗技术,最终实现设备能源的自我供给,彻底摆脱物联网应用大规模部署受限于电池和布线的窘境。

有了飞英思特的微能管理模块,未来用户开发无源产品就像选电池一样简单,只需将换能器(如光伏电池)插入能量收集模组/芯片再将后端电路连接到输出即可。整个过程无需过多的工程研发,即可快速实现无源产品的原型设计。

飞英思特星云系列模组的发布也意味着国内在无源物联网道路上实现了从0到1的突破,在这一块上拥有了完整独立的自主知识产权。据了解,飞英思特已利用该模组实现技术产品化的验证,成功开发出了多种类别的无源产品,并且已开始广泛应用在了智慧家居、电力运维、能源管理、资产管理(工厂资产、交通道路资产等)、智慧农业等多种领域。

模组芯片化助力行业打造无源物联生态

据飞英思特负责人介绍,“将核心技术浓缩为模组形态是无源技术商业化的第一步,为了更好地和合作伙伴一起打造无源物联网生态,帮助更多用户快速敏捷地开发更具市场竞争力的产品。飞英思特计划于2022年实现模组的芯片化,目前微能管理芯片已经全部完成设计工作,并正式进入流片阶段,预计2022年上半年推出。

我们充分考虑多年无源产品在实际应用中遇到的各种具体问题和需求,积累了大量宝贵经验,这款芯片与目前一些国际大厂的芯片相比应用价值将更加广泛,各项性能更加优异。作为无源物联网的上游企业,我们希望服务更多领域的用户,通过为其提供电源管理芯片帮助用户开发出更具行业竞争力的无源或低功耗产品,并推出低成本、可快速部署、免维护的无源化解决方案,共同打造无源物联网生态链,最终实现真正意义上的万物智联”。

无源技术在那些行业实现物联网供电革命?

无源技术行业应用的想象空间是巨大的,几乎涉及到物联网的所有行业皆可应用。例如能源行业的智能水表、智能气表、智能电表等产品通过搭载无源模组,可实现无源化监测及实时预警,具备成本低、部署快、免维护的特点。物流行业的集装箱、快递包裹等产品通过搭载无源微型传感器,可以感知一系列物理和环境数据,并将信息传输至网关、手机或支持低功耗蓝牙(BLE)的设备上,供管理平台参考使用。

据了解,随着对行业边界的不断拓展,在物流、森林防火、地质灾害监测、能源监测、智能家居等多个领域的头部企业已经注意到这个技术,飞英思特将以无源技术为各个行业在数字化转型和智能升级过程中赋能。

未来,随着5G网络的进一步覆盖,将有大量场景与物联终端感测设备产生连接。

物联网市场规模将再度扩大,相较于传统的有线或电池供能方式,具备自供能、免维护、部署快等特点的无源方案或更受市场青睐,而那些掌握无源技术的企业,已然赢得了头筹。



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