建立工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 傳感器網(wǎng)絡(luò)是有成本的，其中 60% 以上的成本與布線和安裝有關(guān)。雖然無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸可以幫助消除一些布線，但通過(guò)添加無(wú)線技術(shù)進(jìn)行電力傳輸可以避免更多布線。初創(chuàng)公司 TransferFi 正在為 50 米（大約 165 英尺）距離的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)新的無(wú)線充電解決方案。

TransferFi 是一家初創(chuàng)公司，致力于為 50 米（大約 165 英尺）距離的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)新的無(wú)線充電解決方案。

無(wú)線技術(shù)是眾所周知的，但發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)、它們的位置、最大化效率的可能性以及驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的行為代表了需要使用復(fù)雜工程解決方案的復(fù)雜挑戰(zhàn)。不可避免的布線成本不僅增加了 IIoT 和工業(yè) 4.0 的障礙，也增加了智能電網(wǎng)和智能城市的障礙。大規(guī)模的傳感器安裝需要復(fù)雜的布線基礎(chǔ)設(shè)施，成本高且安裝時(shí)間長(zhǎng)。

TransferFi 開(kāi)發(fā)了 TFi Turin-1 無(wú)線電源網(wǎng)絡(luò) (WPN) 平臺(tái)，該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)可靠的實(shí)施，可以在有限的循環(huán)時(shí)間內(nèi)更換電源線或電池。

TransferFi 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官 Aashish Mehta 表示：“我們的 TFi WPN IIoT 系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)專為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，這些應(yīng)用確實(shí)需要一個(gè)可容納多個(gè)目標(biāo)的遠(yuǎn)程無(wú)線電源網(wǎng)絡(luò)。” “我們使用射頻，因?yàn)樗m合遠(yuǎn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程應(yīng)用。所有這一切都可以通過(guò)都靈平臺(tái)在商業(yè)上實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗梢宰詣?dòng)化遠(yuǎn)場(chǎng)無(wú)線電力網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際使用和可部署性?！?/p>

無(wú)線電力傳輸

無(wú)線電力傳輸 (WPT) 技術(shù)分為兩大類：近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。

近場(chǎng)、非輻射技術(shù)最適合通過(guò)線圈之間的電感耦合或通過(guò)金屬電極之間的電容耦合的電場(chǎng)在短距離內(nèi)傳輸能量。電感耦合是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的無(wú)線技術(shù)。

遠(yuǎn)場(chǎng)輻射場(chǎng)技術(shù)（也稱為功率發(fā)射）包括通過(guò)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，但必須以接收器為目標(biāo)。波束成形技術(shù)用于改善波束的聚焦。

通過(guò)專用射頻 (RF) 傳輸?shù)?WPT 在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中越來(lái)越流行。波束成形是 WPT 技術(shù)的圣杯，因?yàn)樗梢詫⒏叩?a target="_blank">信號(hào)質(zhì)量傳送到接收器，而無(wú)需增加傳輸功率。為了獲得足夠的波束，發(fā)射機(jī)必須配備大量天線以進(jìn)行自適應(yīng)波束形成并控制波束能量聚焦的方向。

無(wú)線電力傳輸框圖（圖片：TransferFi）

TFi 都靈 1

TransferFi 創(chuàng)建了一個(gè)自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，可根據(jù)接收器目標(biāo)的位置和應(yīng)用程序負(fù)載優(yōu)化目標(biāo)、時(shí)間共享和信號(hào)。

當(dāng)前平臺(tái)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(chǎng) RF 無(wú)線電力傳輸來(lái)為最遠(yuǎn) 50 米范圍內(nèi)的 TFi Sense 設(shè)備供電并傳輸數(shù)據(jù)。

“我們已經(jīng)創(chuàng)建了波束成形和信號(hào)優(yōu)化算法，以將波束聚焦到目標(biāo)設(shè)備，”梅塔說(shuō)?！拔覀円恢敝铝τ谑褂脙?yōu)化傳輸和接收端的算法來(lái)構(gòu)建整體系統(tǒng)級(jí)架構(gòu)。我們的專利集中在以下領(lǐng)域：優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)更好的射頻到直流轉(zhuǎn)換和精確的波束成形角度；使用TFi一鍵校準(zhǔn)和分時(shí)軟件縮短部署時(shí)間；并通過(guò) 16 通道 TFi 網(wǎng)關(guān)增強(qiáng)光束聚焦。”

波束成形是一種將無(wú)線信號(hào)定向到特定接收設(shè)備而不是將信號(hào)傳播到其他方向的過(guò)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(lái)，由于 5G 的普及，波束成形技術(shù)得到了發(fā)展。

一種實(shí)現(xiàn)此目的的技術(shù)涉及使用多個(gè)靠近的天線，所有天線都在略微不同的時(shí)間傳輸相同的信號(hào)。重疊的波將產(chǎn)生在某些區(qū)域具有建設(shè)性（使信號(hào)更強(qiáng)）而在其他區(qū)域具有破壞性（使信號(hào)更弱或無(wú)法檢測(cè)到）的干擾。如果操作正確，此波束成形過(guò)程可以將信號(hào)引導(dǎo)至您想要的方向。

波束成形以提高效率（圖片：TransferFi）

當(dāng)前用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的 TFi 系統(tǒng)（圖片：TransferFi）

不僅聚焦光束比向所有方向發(fā)射光束更有效，該技術(shù)還可以減少那些試圖攔截其他信號(hào)的人受到的干擾。限制可能在于執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算任務(wù)以實(shí)現(xiàn)最佳效率的計(jì)算資源。但是硬件和軟件資源的不斷改進(jìn)可以彌補(bǔ)這些限制。

“總體而言，Turin 平臺(tái)被設(shè)計(jì)為與硬件和應(yīng)用程序無(wú)關(guān)，因此它可以用于任何具有適合它的硬件類型的應(yīng)用程序，”Mehta 說(shuō)?！爱?dāng)前發(fā)布的產(chǎn)品 TFi WPN IIoT 的目標(biāo)是狀態(tài)監(jiān)測(cè)、智能樓宇自動(dòng)化和用于環(huán)境傳感的熱圖（用于服務(wù)器機(jī)房和冷藏室）。我們正在與工業(yè)自動(dòng)化、半導(dǎo)體、物流和汽車領(lǐng)域的跨國(guó)公司合作?！?/p>

工業(yè) 4.0、智能樓宇和智能電網(wǎng)等未來(lái)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(shí)間長(zhǎng)，停機(jī)時(shí)間昂貴，損害業(yè)務(wù)。對(duì)于當(dāng)前的有線傳感器部署，大部分部署時(shí)間都浪費(fèi)在安裝和布線上，這消耗了整個(gè)傳感器部署預(yù)算的 60% 以上。TFi WPN 平臺(tái)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。

審核編輯 黃昊宇