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      無源物聯網如何大規模應用?飛英思特“環境取能”技術成破局關鍵
      [ 通信界 | 靜姝 | www.sdgj0817.com | 2022/10/27 17:28:50 ]
       

      近年來,物聯網作為信息科技重要的發展方向,已逐步應用到智能家居、智慧農業、智慧能源等眾多領域。例如高速收費站的ETC就是智慧交通打造的典型案例。借助物聯網技術,免去了進出口取卡、還卡時間,大幅提升了車輛通行的效率。

      物聯網的出現,讓生活生產變得更加便利的同時,也為產業發展提供了巨大的市場需求。相關數據顯示,繼2018年物聯網產業規模突破萬億大關后,經過短短2年時間的發展,2020年底產業規模已達2.4萬億。

      在宏觀層面,相關政策也給予了規劃,前不久工信部、網信辦等8部門聯合印發的《物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃(2021—2023年)》提出四大行動12項重點任務,其中明確指出到2023年底,在國內主要城市初步建設成物聯網新型基礎設施,為物聯網的發展指出了明確的方向。

      整體看來,物聯網市場增長態勢迅猛,但隨著連接設備規模的逐漸擴大,物聯網設備部署遭遇了不小的瓶頸,供電受限則是其中最具代表性的挑戰之一。傳統的有線供電模式已無法滿足應用場景多變的部署需求。所以,大部分物聯網終端設備依靠電池為其供電,但這不僅增加了傳感節點的部署成本,大量替換下來的廢舊電池也將對環境帶來負擔。

      面對未來數以千億計的連接規模,物聯網亟待一種更加穩定、持續、可靠的供電方案打破目前的電池供電窘境,而無源(Battery-free)物聯網則是最好的答案。

      不用電的無源物聯網

      無源(Battery-free)物聯網,可以簡單理解為不需要用電的物聯網,但物聯網終端節點作為電子元器件,本身是需要能源才能運作。無源物聯網可通過采集環境當中的零散能量,支撐設備自身數據的感知、傳輸和分布式計算。

      事實上,早在2014年,國家自然科學基金就正式啟動了“無源感知網絡基礎理論與關鍵技術”重點項目,資助金額350萬元,希望在傳感方向走出一條新的道路,但由于當時技術的掣肘,項目取得的成果有限。

      而今,隨著半導體及能量轉換技術的不斷升級發展,關于無源物聯網的呼聲在整個業界的也越來越大。今年8月,在華為和中國移動舉辦的5G-Advanced創新產業峰會上,華為常務董事、ICT產品與解決方案總裁汪濤也在大會上提出了5.5G技術演進的方向,而無源物聯網正是其一。

      雖然無源物聯網這項技術的產業應用在國內起步較晚,但隨著行業的不斷推動,越來越多的無源應用開始受到了市場的關注。許多前沿的科創企業也逐步投身其中,飛英思特科技(Finsiot)正是典型代表之一。

      中國最早的環境微能管理技術

      飛英思特團隊2018年在美國硅谷組建,彼時國外已經有Atmosic、Wiliot這樣對新一代無源技術有深刻研究且應用的公司,而反觀國內新一代無源領域卻幾乎一片空白。為了保障國內技術的獨立性和領先性,飛英思特創始團隊毅然決定回國創業,并匯聚北京大學、清華大學、美國加州大學伯克利、美國加州大學UCSF等名校院所的科技人才,在低功耗電子學,能源管理,射頻控制工程,算法模型等各方向上都擁有至少10年以上的專業經驗,凝聚起了中國最早開始從事微能量管理技術研發的豪華陣容。

      據了解,目前飛英思特已開創性地實現了微光能、溫差能、動能、射頻能、電磁能等能量的高效轉換,開啟了自供能技術的全面商業化,并逐步研發出了“微能量管理”與“超低功耗”的核心技術與對應產品。當前這家公司已具備成熟的環境能量采集模組與芯片設計能力,并可為用戶提供標準的模組及相應的自供能產品解決方案。

      國內首款環境微能管理模組問世

      環境能量采集(energyharvesting)技術是一種從環境中收集能量,存儲能量,使用能量的技術,從某種意義上來講,環境中的能量取之不盡,用之不竭,可使物聯網終端設備工作起來更加穩定和超長壽命續航,但實現這樣的無源物聯網需要解決兩個工程難題:

      如何實現能量供應的穩定和持續;

      如何最大限度地降低連接設備的系統功耗。

      今年10月,飛英思特發布了國內首款環境微能管理模組星云系列—微光能管理模組FEH610與TEG熱電能管理模組FEH710。該系列模組可適配各種能量來源,包括太陽能(Photovoltaic)、壓電(Piezoelectric)、熱能(Thermoelectric)和無線射頻(RF)。 利用該模組收集的能量,工程師可采用低功耗技術,最終實現設備能源的自我供給,徹底擺脫物聯網應用大規模部署受限于電池和布線的窘境。

      有了飛英思特的微能管理模塊,未來用戶開發無源產品就像選電池一樣簡單,只需將換能器(如光伏電池)插入能量收集模組/芯片再將后端電路連接到輸出即可。整個過程無需過多的工程研發,即可快速實現無源產品的原型設計。

      飛英思特星云系列模組的發布也意味著國內在無源物聯網道路上實現了從0到1的突破,在這一塊上擁有了完整獨立的自主知識產權。據了解,飛英思特已利用該模組實現技術產品化的驗證,成功開發出了多種類別的無源產品,并且已開始廣泛應用在了智慧家居、電力運維、能源管理、資產管理(工廠資產、交通道路資產等)、智慧農業等多種領域。

      模組芯片化助力行業打造無源物聯生態

      據飛英思特負責人介紹,“將核心技術濃縮為模組形態是無源技術商業化的第一步,為了更好地和合作伙伴一起打造無源物聯網生態,幫助更多用戶快速敏捷地開發更具市場競爭力的產品。飛英思特計劃于2022年實現模組的芯片化,目前微能管理芯片已經全部完成設計工作,并正式進入流片階段,預計2022年上半年推出。

      我們充分考慮多年無源產品在實際應用中遇到的各種具體問題和需求,積累了大量寶貴經驗,這款芯片與目前一些國際大廠的芯片相比應用價值將更加廣泛,各項性能更加優異。作為無源物聯網的上游企業,我們希望服務更多領域的用戶,通過為其提供電源管理芯片幫助用戶開發出更具行業競爭力的無源或低功耗產品,并推出低成本、可快速部署、免維護的無源化解決方案,共同打造無源物聯網生態鏈,最終實現真正意義上的萬物智聯”。

      無源技術在那些行業實現物聯網供電革命?

      無源技術行業應用的想象空間是巨大的,幾乎涉及到物聯網的所有行業皆可應用。例如能源行業的智能水表、智能氣表、智能電表等產品通過搭載無源模組,可實現無源化監測及實時預警,具備成本低、部署快、免維護的特點。物流行業的集裝箱、快遞包裹等產品通過搭載無源微型傳感器,可以感知一系列物理和環境數據,并將信息傳輸至網關、手機或支持低功耗藍牙(BLE)的設備上,供管理平臺參考使用。

      據了解,隨著對行業邊界的不斷拓展,在物流、森林防火、地質災害監測、能源監測、智能家居等多個領域的頭部企業已經注意到這個技術,飛英思特將以無源技術為各個行業在數字化轉型和智能升級過程中賦能。

      未來,隨著5G網絡的進一步覆蓋,將有大量場景與物聯終端感測設備產生連接。

      物聯網市場規模將再度擴大,相較于傳統的有線或電池供能方式,具備自供能、免維護、部署快等特點的無源方案或更受市場青睞,而那些掌握無源技術的企業,已然贏得了頭籌。

       

      1作者:靜姝 來源:通信界 編輯:顧北

       

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