无线电力传输取代IIoT传感器网络电缆

建立工业物联网（IIoT）传感器网络有附加成本，超过60%的成本与布线和安装有关。虽然无线数据传输可以帮助消除一些布线，但通过添加无线技术进行电力传输，可以避免更多。初创公司TransferFi正在为距离50米（约165英尺）的工业物联网传感器网络开发新的无线充电解决方案。

TransferFi是一家初创公司，致力于为50米（约165英尺）距离的工业物联网传感器网络开发新的无线充电解决方案。

无线技术是众所周知的，但变送器的设计、位置、最大化效率的可能性以及验证整个系统的行为代表了复杂的挑战，需要使用复杂的工程解决方案。不可避免的布线成本不仅增加了IIoT和工业4.0的障碍，还增加了智能电网和智能城市的障碍。大规模传感器安装需要复杂的布线基础设施，成本高昂且安装时间长。

TransferFi开发了TFi Turin-1无线电源网络（WPN）平台，该平台可以实现可靠的实施，以有限的循环时间取代电源线或电池。

“我们的TFi WPN IIoT系统级架构专为工业物联网应用而设计，这些应用确实需要容纳多个目标的远程无线电源网络，”TransferFi联合创始人兼首席执行官Aashish Mehta说。“我们使用射频，因为它更适合远场/远程应用。所有这些都可以通过都灵平台实现商业用途，因为它自动化了远场无线充电网络的实际使用和部署能力。

无线电力传输

无线电力传输（WPT）技术分为两大类：近场和远场。它们各有优缺点。

近场、非辐射技术最适合通过线圈之间的电感耦合或通过金属电极之间的电容耦合通过电场通过磁场短距离传输能量。电感耦合是当今使用最广泛的无线技术。

远场辐射场技术（也称为功率束）包括通过电磁辐射（例如微波或激光束）传输功率。这些技术可以在更长的距离上传输能量，但必须针对接收器。波束成形技术用于改善波束的焦点。

通过专用射频（RF）传输的WPT在物联网应用中越来越受欢迎。波束成形是WPT技术的圣杯，因为它允许将更高的信号质量传送到接收器，而无需增加发射功率。为了获得足够的波束，发射器必须配备大量天线，用于自适应波束形成并控制波束能量聚焦的方向。

无线电力传输框图（图片：TransferFi）

都灵 1

TransferFi创建了一个自动校准系统，可根据接收器目标的位置和应用程序负载优化目标，分时和信号。

目前的平台由TFi网关和带有各种传感器的TFi传感单元组成。TFi网关使用远场射频无线电力传输供电，并与TFi Sense设备进行长达50米的数据通信。

“我们已经创建了波束成形和信号优化算法，将波束聚焦到目标设备，”Mehta说。“我们一直致力于整个系统级架构，其算法可以优化传输端和接收端。我们的专利集中在以下领域：优化以获得更好的射频到直流转换和精确的波束形成角度;使用TFi一键校准和分时软件缩短部署时间;以及通过 16 通道 TFi 网关增强的光束聚焦。

波束成形是将无线信号定向到特定接收设备而不是向其他方向传播信号的过程。与避免使用波束成形技术相比，由此产生的更直接的连接更快、更可靠。近年来，由于5G的普及，波束成形技术不断发展。

一种技术涉及在近距离使用多个天线，所有天线在略有不同的时间传输相同的信号。重叠波将在某些区域产生建设性（使信号更强）的干扰，在其他区域产生破坏性（使信号变弱或无法检测到）的干扰。如果操作得当，这种波束成形过程可以将信号引导到您想要的地方。

波束成形以提高效率 （图片来源：TransferFi）

目前用于工业物联网的TFi系统 （图片：TransferFi）

聚焦光束不仅比向各个方向爆破光束更有效，而且该技术可以减少那些试图拦截其他信号的人所经历的干扰。限制可能在于执行复杂计算任务以实现最佳效率的计算资源。但是硬件和软件资源的持续改进可以弥补这些限制。

“总体而言，都灵平台的设计与硬件和应用程序无关，因此它可以用于任何具有正确硬件类型的应用程序，”Mehta说。“目前发布的TFi WPN IIoT产品针对状态监测、智能楼宇自动化和环境传感热图（用于服务器机房和冷藏室）。我们正在与工业自动化、半导体、物流和汽车领域的跨国公司合作。

工业 4.0、智能建筑和智能电网等未来工业概念需要大规模传感器部署，这需要复杂的布线基础设施，部署时间长，并且代价高昂的停机时间会损害业务。在当前的有线传感器部署中，大部分部署时间都浪费在安装和布线上，这消耗了整个传感器部署预算的 60% 以上。TFi WPN平台提供非侵入式传感器部署，降低了布线基础设施的复杂性。

审核编辑：郭婷