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)。雖然無線數(shù)據(jù)傳輸可以幫助消除一些布線，但通過添加無線技術(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)開發(fā)新的無線充電解決方案。

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)開發(fā)新的無線充電解決方案。

無線技術(shù)是眾所周知的，但發(fā)射機(jī)的設(shè)計、它們的位置、最大化效率的可能性以及驗證整個系統(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，成本高且安裝時間長。

TransferFi 開發(fā)了 TFi Turin-1 無線電源網(wǎng)絡(luò) (WPN) 平臺，該平臺可以實現(xiàn)可靠的實施，可以在有限的循環(huán)時間內(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)級架構(gòu)專為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計，這些應(yīng)用確實需要一個可容納多個目標(biāo)的遠(yuǎn)程無線電源網(wǎng)絡(luò)?！?“我們使用射頻，因為它更適合遠(yuǎn)場/遠(yuǎn)程應(yīng)用。所有這一切都可以通過都靈平臺在商業(yè)上實現(xiàn)，因為它可以自動化遠(yuǎn)場無線電力網(wǎng)絡(luò)的實際使用和可部署性?！?/p>

無線電力傳輸

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

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

遠(yuǎn)場輻射場技術(shù)（也稱為功率發(fā)射）包括通過電磁輻射（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。

通過專用射頻 (RF) 傳輸?shù)?WPT 在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中越來越流行。波束成形是 WPT 技術(shù)的圣杯，因為它可以將更高的信號質(zhì)量傳送到接收器，而無需增加傳輸功率。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。

無線電力傳輸框圖（圖片：TransferFi）

TFi 都靈 1

TransferFi 創(chuàng)建了一個自動校準(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)、時間共享和信號。

當(dāng)前平臺由 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 RF 無線電力傳輸來為最遠(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優(yōu)化算法，以將波束聚焦到目標(biāo)設(shè)備，”梅塔說?！拔覀円恢敝铝τ谑褂脙?yōu)化傳輸和接收端的算法來構(gòu)建整體系統(tǒng)級架構(gòu)。我們的專利集中在以下領(lǐng)域：優(yōu)化以實現(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)和分時軟件縮短部署時間；并通過 16 通道 TFi 網(wǎng)關(guān)增強(qiáng)光束聚焦?！?/p>

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

一種實現(xiàn)此目的的技術(shù)涉及使用多個靠近的天線，所有天線都在略微不同的時間傳輸相同的信號。重疊的波將產(chǎn)生在某些區(qū)域具有建設(shè)性（使信號更強(qiáng)）而在其他區(qū)域具有破壞性（使信號更弱或無法檢測到）的干擾。如果操作正確，此波束成形過程可以將信號引導(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的人受到的干擾。限制可能在于執(zhí)行復(fù)雜計算任務(wù)以實現(xiàn)最佳效率的計算資源。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 平臺被設(shè)計為與硬件和應(yīng)用程序無關(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?！爱?dāng)前發(fā)布的產(chǎn)品 TFi WPN IIoT 的目標(biāo)是狀態(tài)監(jiān)測、智能樓宇自動化和用于環(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)自動化、半導(dǎo)體、物流和汽車領(lǐng)域的跨國公司合作。”

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