电子产品与技术

一个未来的城市能“智能”到可以自己发电吗?

数字接口使高速互联网和安装物联网设备收集和利用居民日常生活中的响应数据成为可能

By Behrooz Abiri,联合创始人兼首席技术官,GuRu Wireless, Inc。

当谈到未来的智能城市时,人们能想到的所有元素加起来就是一个关键词,连通性。无论是无人驾驶的宇宙飞船出租车,还是完全自我功能的摩天大楼,使城市更智能的进步都得到了信息、技术接口和基础设施互联网络的支持。

几个世纪以来,人类一直在努力建设一个能够更好地响应居民需求,从安全、便利、居住条件等关键方面提高居民生活质量的城市。随着世界进入第四次工业革命,拥抱数字和物理环境的融合,这一目标越来越接近。

来源:Adobe图片

第一步是建立数字接口,实现高速互联网和安装物联网(IoT)设备,收集和利用居民日常生活中的响应数据。截至2021年3月,有超过100亿个活跃物联网设备在世界范围内,这个数字还在快速增长。随着城市实施更多的智能设备和物联网基础设施组件,电力需求将是巨大的,提供稳定的电力至关重要。

物联网设备供电的挑战

物联网设备通常包含三个需要电力的主要单元。总能耗随每个单元的总需求而变化,每个单元包括用于数据收集的传感器或执行任务的执行器、处理单元和支持不同网络之间数据交换的机对机(M2M)通信单元。最后一个通常是最大的变量,因为如果设备涉及主动数据交换任务,这个单元可能会导致密集的能源使用。特别是对于智能城市物联网设备,该设备通常24/7运行,在中央智能网络和本地设施(例如智能电表)之间交换大量实时数据。建筑物上的电表还与智能能源电网相连,共享水和电的实际使用情况,因此公用事业公司可以更好地监控能源消耗。许多物联网和工业4.0应用使用3V硬币单元作为电源,因为它成本更低,提供稳定的供应,但电池的缺点也很明显。

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电池的寿命有限,需要不断更换或充电,这可能会耗费难以想象的人力和财力,特别是如果设备位于危险地区,获取途径有限。另一个缺点是环境的不可持续性,这将不可避免地出现日益增长的需求和使用电池。这两个缺点都可能在很大程度上阻碍智慧城市的成熟。因此,在这个过渡阶段找到替代的动力解决方案至关重要。关于供电的讨论也应该超越建立传统的公共充电插座或制造寿命更长的电池,而是要深入到供电技术的真正创新中去。

为什么我们需要替代Qi充电

无线供电对市场来说并不是一个陌生的概念。这个词经常出现在接触式无线充电板、充电桶和其他消费电子产品的广告中。然而,目前市场上的大多数设备和技术,比如最常见的无线充电协议Qi充电,都使用的是业内已有近60年历史的磁感应技术。它的功能与两个内置充电线圈在设备和发射机。即使作为最常用的无线充电协议,感应充电的局限性也很明显:距离。设备与发射机之间的距离需要在几厘米以内才能实现感应充电。

看看一些新兴的无线供电技术,其中一个突出的创新是智能射频(RF)透镜,这是一种不使用任何电线或物理感应垫就能在两个目标点之间传输电力的技术。通过使用毫米波(mmWave)通过空气传输电力,这种射频透镜技术可以传输电力几乎与通过电线从许多英尺外同时传输到多个设备一样快,实现真正的空中(OTA)供电。

尽管一种理想的解决方案仍在开发中,尚未投入市场,但目前在无线充电领域的进展描绘了一幅充满希望的蓝图。未来的智慧城市需要一个数字生态系统,可以提供可持续的电力供应,以支持数字接口和技术硬件更新。世界仍在探索未来的可能性,对权力科学的探索应该是一个持续的议程。

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Behrooz Abiri是GuRu无线公司的联合创始人和首席技术官,该公司位于加州帕萨迪纳abiri@guru.inc。GuRu是加州帕萨迪纳市的一家毫米波(mmWave)技术公司,为商业和想要停止运行电线、更换电池或插入电源的人开发产品。

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