但也有設備不需要電池供電就能完成工作,例如公交卡、銀行卡等NFC應用類型;或者設備所處的環(huán)境不適合使用電池,例如對安全要求級別高的工業(yè)生產環(huán)境要杜絕電池起火等隱患,以及在炎熱或低溫環(huán)境電池無法正常工作。
由此一來,通過環(huán)境微能源取能,讓不帶電池、不接電線的設備完成自供能成為一類趨勢,有望變革目前以來的諸多應用場景。
在包含環(huán)境光采集、溫差轉化采集、振動能量采集、無線射頻采集的多類技術路線中,無線射頻能量采集因其在通信的同時能同步完成供電、組網(wǎng)及數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆桨柑攸c,能夠在更廣闊的領域里被應用,受到廣泛關注。
據(jù)了解,深圳市每開創(chuàng)新科技有限公司以“創(chuàng)造去電池化的物聯(lián)網(wǎng)應用”為使命,以“無線射頻微能源取電”為技術方向建立并發(fā)展。在產品落地方面,每開創(chuàng)新已經(jīng)形成R-nergy系列無線射頻技術解決方案(已推出1.0技術方案和2.0技術方案),覆蓋近距離與中遠距離射頻取電、瞬時供電與持續(xù)供電、不同電量供電等多種技術解決方案,覆蓋設備一對一、一對多、多對多等多種需求類型。
為了深入探究無線射頻取電的技術奧秘及應用潛力,近日,物聯(lián)傳媒記者特別采訪了每開創(chuàng)新CTO劉志永先生,了解了每開創(chuàng)新“無電物聯(lián)網(wǎng)”路線背后的更詳細信息。
以下是劉總和物聯(lián)傳媒記者的對話精選。
物聯(lián)傳媒:每開創(chuàng)新以無線射頻取電為技術路線,目前發(fā)布的1.0技術方案和2.0技術方案各有哪些特征?
劉志永:1.0和2.0方案都是無線射頻取電,這是它們的相同之處。
1.0方案基于NFC設計,工作頻段為13.56MHz,通信距離一般小于10厘米,傳輸速度為數(shù)百Kbps,屬于近距離電感耦合通信,具有瞬間釋放較大功率的特征;2.0方案目前是基于藍牙通信環(huán)境設計的,這一代方案可以覆蓋的通信或取電頻率包括850MHz、915MHz、2.4GHz等,不光是只基于藍牙,傳輸速率更高,理論取電距離可達到20米,定位是中遠距離射頻取電。
1.0方案和2.0方案還有一個相同點:由于采用NFC或藍牙技術協(xié)議,所以兩類方案都支持與手機建立通信并產生互動。
但2.0方案與1.0方案也有不同之處:首先是通信距離,2.0方案支持在更遠距離完成射頻取電;其次是供電時長,1.0方案傾向于瞬時取電/供電的用電場景,但2.0方案下的藍牙設備可以持續(xù)發(fā)送無線電波,因此接收端不斷儲電,再按照設定頻率消耗電量以完成數(shù)據(jù)傳輸,無需人工操作;另外,2.0方案支持多個無電設備同時供電和組網(wǎng)。
物聯(lián)傳媒:1.0方案和2.0方案分別適用哪些應用場景?
劉志永:1.0方案主要應用于各種開關類產品,例如工業(yè)鎖、智能門鎖、照明開關、閥門等,以及帶顯示的電子墨水屏設備。
其中,以電力和鐵路為代表的戶外和特殊行業(yè)是1.0方案首先落地的領域。這些場景在巡邏檢修環(huán)節(jié)一直存在機械鎖具和鑰匙非數(shù)字化、易盜用等管理困難的痛點,并且由于所處環(huán)境復雜,信息化時很難考慮使用帶電池的產品。
基于此,每開創(chuàng)新1.0方案于工業(yè)場景下使用的無電NFC智能掛鎖,可取代傳統(tǒng)機械鎖具和鑰匙,開鎖方式可以是經(jīng)過授權的手機(因為NFC與手機兼容),也可以是每開定制的智能鑰匙,開鎖時間最快可達0.7秒。另外除了硬件部分,每開提供對應的物聯(lián)網(wǎng)平臺軟件系統(tǒng),可迅速掌握是否已巡檢、是否關鎖、“鑰匙”是否歸還等情況。
每開創(chuàng)新1.0技術方案于物流場景的另一解決方案是:無電NFC一體智能箱鎖產品方案。該方案同時集成電子紙顯示和傳感器等設備,進一步實現(xiàn)了一次通信,同時完成開關鎖、電子紙面單數(shù)據(jù)刷新、傳感數(shù)據(jù)回傳三大功能。該方案產品有以下三大特點:
1、無電池一體化,極簡結構,一個產品適配多場景
2、節(jié)點式溯源監(jiān)控,為物品保駕護航更環(huán)保
3、更低成本的安全及信任交付
此外,基于“無電池”特征,智能門鎖市場也對1.0方案提出興趣,有望將無源NFC開鎖設置為智能門鎖開鎖方式中的應急備選,以此提高產品創(chuàng)新力,解決消費者經(jīng)常遇到的因電池沒電而無法開鎖的問題。
至于2.0方案,在今年7月正式公開發(fā)布,基于其適用于在中遠通訊距離里,實現(xiàn)多無電設備同時供電和組網(wǎng)的特點,有更豐富的應用空間。其中,硬件產品類型包括傳感器、智能標簽、健康檢測等可穿戴設備等。
2.0方案發(fā)布后,公司收到了來自各方的咨詢,目前已經(jīng)向部分企業(yè)提供樣品,推進2.0技術方案在客戶產品和項目中的落地。
物聯(lián)傳媒:可以理解為1.0方案正在快速增長,2.0方案處于早期拓展階段?
劉志永:基本上是的,1.0進程更快一些,主要是工業(yè)智能鎖板塊,去年在做試點,今年有更多的量產和出貨,預計明年會進一步做到大規(guī)模落地。此外,今年基于1.0方案的顯示類墨水屏也開始出貨了,產品類型包括會議桌牌、數(shù)字運輸、電子價簽等。
物聯(lián)傳媒:根據(jù)我的理解,每開整體R-nergy技術方案是按照“射頻取電-電量管理-電量應用”的流程工作的,那么儲電效率、耗電功率是影響方案可行性的關鍵因素,每開創(chuàng)新為此做了哪些工作?
劉志永:從公式理解更加方便:接收端功率=發(fā)射端功率×收發(fā)天線增益×波長2÷(4πR2),R指的是發(fā)射端與接收端之間的距離。
發(fā)射功率有明確的行業(yè)規(guī)范,存在上限,這意味著在一定的發(fā)射功率下,為了獲得更大的接收功率(也就是問題里提到的儲電效率),我們需要關注天線增益與通信距離兩大變量,具體可表示為天線增益越好、距離越近,接收功率越高。
因此,每開創(chuàng)新研發(fā)團隊通過天線增益設計和天線陣列、多級能量轉化和存儲的技術創(chuàng)新方式,提升射頻轉化電能的效率,獲得最大電量的轉化輸出。
另外,對于設備工作時的耗電問題,每開創(chuàng)新采取了定制藍牙協(xié)議棧的方式,使設備休眠功耗降低到納瓦級,提高電能利用率。
物聯(lián)傳媒:基于藍牙技術的射頻取電在穩(wěn)定性、可靠性上是否有保障?
劉志永:我們已經(jīng)驗證了射頻取電的穩(wěn)定性和可靠性。
從原理上考慮,因為電磁波源源不斷向外發(fā)射,我們設計的產品本質上還是一個集成電路,所以它就能夠不斷地接收電磁波進行取電、儲電及按照設定用電,這個過程是沒有問題的。
并且在實際部署時,我們可以根據(jù)場景特質(如空間、人員等靜態(tài)、動態(tài)的特點)來進行計算,選擇最佳的發(fā)射端部署位置,避免人員頻繁走動、場景內的設備或器械擺放發(fā)生變化等因素影響電磁傳播路徑和儲電效率。
物聯(lián)傳媒:成本呢?與其他技術方案相比是否有差異?
劉志永:2.0方案依據(jù)的藍牙協(xié)議其實是標準藍牙協(xié)議的精簡版,目的是為了降低功耗實現(xiàn)無電池工作,所以先要基于“無電池”這點來切入。
在沒有電池時,產品可以一次性密封,使防水性、抗壓性、防腐蝕性等性能都比普通帶電池產品好,有效解決了電池防護、更換方面的痛點難題。
因此,綜合考慮到安裝成本、維護成本、運營成本等,該無電方案成本優(yōu)于有電方案。并且隨著技術和商業(yè)的成熟,無電池的方案的降本能力將更加突出。
物聯(lián)傳媒:2.0方案支持面向商超電子價簽市場,但該市場已經(jīng)存在標準藍牙、私有2.4GHz協(xié)議多種技術了,對此如何應對?
劉志永:商超電子價簽只是2.0方案適用場景的一類,2.0方案在倉庫管理、健康和運動監(jiān)測、資產管理也都有應用空間,所以具體落地在哪個場景,還是由客戶需求決定,共同點是場景需求符合“低功耗數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)傳輸頻率不太高”這兩點特征。
因為客戶需求多樣,每開創(chuàng)新做任何場景方案的目的,不是完全取代其他技術,而是堅持“無線射頻取電”技術路線,向行業(yè)客戶提供“無電池”方案這個選擇。
我們希望“物聯(lián)網(wǎng)終端可以不帶電池工作”這一特點,能夠幫助我們的合作伙伴和產業(yè)升級獲得更多成長和迭代的空間,讓更多人眼前一亮。
物聯(lián)傳媒:在7月2.0方案的發(fā)布會上,公司演示了一款無源溫濕度傳感器在倉庫環(huán)境中的工作情況。假設倉庫還有煙感或其他危化氣體監(jiān)測的需求,在把這些都以無源化的形式進行集成時,是否存在難度或挑戰(zhàn)?
劉志永:目前傳感器種類非常多,當時發(fā)布會上我們選擇以溫濕度傳感器為例,是因為溫濕度傳感器非常成熟。但除了溫濕度傳感器,每開已經(jīng)預研過非常多的傳感器品類,目前絕大多數(shù)傳感器都可以實現(xiàn)無源化。
但要以無電池方式集成多類傳感器,最大的挑戰(zhàn)是功耗。
可以理解為:集成的傳感器越多,工作功耗就增加,每個周期的用電量就增加,那么儲電的時間就可能要變長。
換句話說,平衡“設備功耗”和“數(shù)據(jù)上傳頻率”,是我們要思考的問題。
物聯(lián)傳媒:您認為還需要哪些推動力,幫助2.0方案進一步普及?
劉志永:不光是每開R-nergy2.0方案,整個無電物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài),需要生態(tài)鏈上下游合作伙伴一起協(xié)同參與。
無電藍牙技術方案是面向低功耗場景推出的,硬件產品每次工作需要的功耗越低,對整個方案(取電-儲電-用電流程)的穩(wěn)定運行越是有利?梢韵胂,如果能實現(xiàn)更多類傳感器的低功耗化,無電藍牙技術方案就有更廣泛的應用空間。
另外,目前藍牙的應用還是集中在消費端,在工業(yè)端的部署并不算多。如果藍牙整個生態(tài)在工業(yè)場景的滲透率得到提升,也將推動2.0方案更快速在工業(yè)場景落地,拓展應用的廣度。
物聯(lián)傳媒:您認為無電物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)存在門檻嗎?若其他廠商看到趨勢并參與進來,公司將如何應對?
劉志永:我們希望無電物聯(lián)網(wǎng)領域有更多的參與者,大家攜手一起突破技術難題、一起把市場做大。我們也會保持對市場和技術的不斷探索和迭代,爭取能做到“人無我有,人有我精”,保持在技術和業(yè)務上的領先性。