隨著企業(yè)努力創(chuàng)造更環(huán)保、更具生態(tài)意識的產(chǎn)品和設備生態(tài)系統(tǒng)，物聯(lián)網(wǎng)世界也在不斷適應這一轉變。從鎖和傳感器等智能家居設備，到工廠監(jiān)控和機械傳感器等工業(yè)設備，無電池和低功耗解決方案正在徹底改變和重塑可持續(xù)物聯(lián)網(wǎng)的未來，并產(chǎn)生全新的概念－環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)（Ambient IoT）。SiliconLabs（亦稱“芯科科技”）產(chǎn)品經(jīng)理Chandana Daryani女士將通過本篇博文來介紹環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)況、應用優(yōu)勢，以及芯科科技相關的解決方案。

環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)—新的連接設備

為了解決電池給智能連接設備帶來的挑戰(zhàn)和缺點，物聯(lián)網(wǎng)的先驅們正在朝著一個新的、有能源意識、無電池連接設備的未來前進。這一物聯(lián)網(wǎng)領域統(tǒng)稱為環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)，旨在實現(xiàn)無縫連接，而不會帶來環(huán)境和功能影響。

什么是環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)？

環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)是指連接物聯(lián)網(wǎng)設備的類別，這些設備收集自然可用的能量，如磁場、電場、光、熱差、動能和振動，為它們供電。這些能源，也被稱為環(huán)境能源，可以減少對電池的依賴，甚至可能取代對電池的需求，從而使產(chǎn)品具有靈活的形狀因素，降低BOM成本，并大大延長產(chǎn)品壽命。

這里一個重要的術語是收集。環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)和能量收集（Energy Harvesting）是不同但相關的概念。能量收集是指利用、轉換、然后儲存來自各種環(huán)境源的能量的過程，如太陽能、射頻波和物理振動。環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)利用能量收集技術為新時代的設備提供動力，這些設備的目標是依賴短距離無線連接的應用，包括智能家居設備，如開關和鎖、智能建筑、資產(chǎn)跟蹤、智能計量和工廠自動化。

然而，在談到如何實現(xiàn)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)的應用之前，讓我們深入了解為什么節(jié)能解決方案不僅對物聯(lián)網(wǎng)至關重要，而且還可能改變游戲規(guī)則。

為什么開發(fā)人員應該擁抱環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)設計？

有了環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)，智能設備現(xiàn)在可以依靠自然能源來獲取電力并保持連接，而不是依賴于傳統(tǒng)的電池。這些來源（如光、熱、運動等）延長了設備的使用壽命，并顯著減少了電池對環(huán)境的有害影響。但是，依賴這些能源的動力怎么會比依賴傳統(tǒng)電池更好呢？為什么會突然轉向使用可再生能源為設備供電？原因有很多：

為客戶創(chuàng)造更環(huán)保的未來

提高可伸縮性

有助于長期節(jié)省成本

培養(yǎng)創(chuàng)新

解鎖新的用例

環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)應用

借助環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)，開發(fā)人員現(xiàn)在可以使用節(jié)能平臺構建設備，從而最大限度地減少功耗，延長設備使用壽命，并減少設備對傳統(tǒng)電池的依賴。許多當前的物聯(lián)網(wǎng)應用可能會轉向環(huán)境和功耗優(yōu)化的解決方案。

智能建筑：使用Zigbee Green Power的動能脈沖采集無電池門把手和燈開關控制有助于減少不斷更換電池的需求，并通過允許開關在不同空間內(nèi)移動而無需翻新，從而使辦公大樓更加智能。

資產(chǎn)跟蹤：跟蹤和管理倉庫庫存是具有挑戰(zhàn)性的，但資產(chǎn)標簽和其他跟蹤系統(tǒng)使它變得更容易！然而，他們需要經(jīng)常更換電池。環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)提供了電池優(yōu)化的解決方案，減少了對電池的依賴，或者允許采用無電池標簽設計，這比手動條形碼掃描有了顯著的改進。

農(nóng)業(yè)：傳感器用于幫助監(jiān)測和繪制溫室和車輛狀況，獲取溫度、濕度和其他環(huán)境因素的實時信息，以及監(jiān)測牛棚中的牛和它們的健康狀況。無電池解決方案使智能農(nóng)業(yè)的實施變得更加容易，因為無需不斷更換有助于自動化農(nóng)業(yè)的傳感器中的電池。

智能家居和電器：門鎖、水龍頭和開關等智能家電有助于住宅自動化，并建立一個更智能、更互聯(lián)的家庭。在這個用例中，可以通過使用能量收集設計來消除對電池的依賴及其相關的更換成本。能量收集發(fā)電機。

游戲電子產(chǎn)品：室內(nèi)太陽能和射頻供電電視遙控器，和電腦鍵盤提供了一個節(jié)能和經(jīng)濟高效的藍牙解決方案。

其他一些關鍵應用包括胎壓監(jiān)測傳感器（TPMS）、電子貨架標簽（ESL）、工廠自動化以及使用振動和熱能收集的預測性維護機器監(jiān)測。

芯科科技提供全方位的環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)解決方案

在芯科科技，我們的使命是使無線連接設備能夠改變世界各地的行業(yè)。在日益數(shù)字化的世界中實現(xiàn)無縫互聯(lián)是首要任務。為了確保物聯(lián)網(wǎng)的未來對生態(tài)負責，我們優(yōu)化了xG22系列SoC (BG22E SoC,MG22E SoC和FG22ESoC)，以包括支持能量收集的功能。

憑借雙Cortex-M33和Cortex M0+無線電內(nèi)核，xG22E是我們迄今為止最節(jié)能的SoC。對于希望構建低功耗，高性能智能設備的開發(fā)人員來說，它是理想的選擇，這些設備可以在電池優(yōu)化，節(jié)能的平臺上運行。對于希望實現(xiàn)超快速、低能量冷啟動、低能量深度睡眠喚醒和高效能量模式轉換的設備制造商來說，也是理想之選，這些解決方案可以減輕有害的電流峰值，防止損壞存儲單元。

除了我們的無線電板和xG22E Explorer Kit開發(fā)套件外，芯科科技還宣布與e-peas建立合作伙伴關系，后者是專為能量采集應用設計電源管理集成電路（PMIC）的領先提供商。通過這一合作關系，芯科科技和e-peas共同為xG22E Explorer Kit開發(fā)了兩個能量采集屏蔽體（harvestingshield）。

為了更好地針對能量采集應用面臨的嚴格限制條件進行系統(tǒng)開發(fā)，全新的xG22E Explorer Kit支持開發(fā)人員去定制最適合其應用的外圍設備和調試選項，并獲得高度精確的測量結果，來更好地構建具有能量采集屏蔽體的應用和設備。每個能量采集屏蔽體都針對不同的能源和儲能技術進行了調整和優(yōu)化。它們都是定制的，可以安裝在Explorer Kit上。值得注意的是，其中一個屏蔽體使用了e-peas最新的AEM13920雙采集器，它可以同時從兩種不同的能源中采集能量，如室內(nèi)或室外光、熱梯度和電磁波等，而不會犧牲能量轉換效率。第二個共同開發(fā)的屏蔽體是基于e-peas的AEM00300屏蔽體，專門用于從隨機脈沖能量源采集能量。