物聯(lián)網(wǎng)從環(huán)境中捕獲能量怎樣來實現(xiàn)

告訴你一個好消息，我們已經(jīng)進入了一種可以從外部環(huán)境捕獲能量為小型設(shè)備補充能量的時代了。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與低功耗元件的發(fā)展，環(huán)境捕獲能量系統(tǒng)已經(jīng)開始從利基應(yīng)用向大規(guī)模普及了。

近日，由市場調(diào)研機構(gòu)IDTechEx舉辦的大會很清楚地傳達了這項想法。除了能量獲取和儲蓄，該會議的主題還涉及電子產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備技術(shù)、3D打印、超級電容、石墨烯以及物聯(lián)網(wǎng)。該公司的CEO Raghu Das表示，看似大會所關(guān)心的事物毫無相干，但是它們之間有著緊密的聯(lián)系。比如可穿戴設(shè)備需要能量獲取技術(shù)，超級電容器有可能創(chuàng)建高效的方式存儲和釋放收獲能量，3D打印在打造原型和短期定制生產(chǎn)項目中發(fā)揮著重要的作用。

根據(jù)IDTechEx的數(shù)據(jù)報告，預(yù)計到2024年，能量獲取產(chǎn)業(yè)達到26億美元的市場規(guī)模。其主要是利用三種能量或技術(shù)來實現(xiàn)，分別是機械能、熱能和電磁輻射。

采集機械能

英國公司 Perpetuum打造出能夠收集機械能的模塊（如上圖）。該模塊可以從鐵路車輪的振動中，獲取能量。主要原理是通過震動固定線圈中的磁鐵來為檢測鐵軌溫度的傳感器充電。位于英國的Southeastern Railways就安裝了Perpetuum公司的系統(tǒng)，涵蓋了旗下148條Electrostar火車軌道。

如果要采集運動過程中的能量，除了電磁感應(yīng)的原理，還有別的方法，比如通過對具有壓電性的材料進行施壓，從而產(chǎn)生電能。新的壓電性材料一直在研發(fā)中，比如伊利諾斯州大學(xué)的研究者就研發(fā)出一種很薄、具有生物相容性（可以植入活體）的壓電薄膜。合并壓電薄膜的多層設(shè)備直接安裝到人類心臟的表面，作為一種電力起搏器。其實，壓電薄膜可以大規(guī)模地應(yīng)用，從而收集運動過程中的能量。比如，2012年夏季奧運會期間，倫敦地鐵站的一部分的人行道照明的電量來自乘客對人行道瓷磚的踩踏。

采集熱能

IDTechEx的分析師看好熱電系統(tǒng)的發(fā)展前景。該系統(tǒng)能夠?qū)⒍嘤嗟臒崮苻D(zhuǎn)化為電能。雖然熱電系統(tǒng)已經(jīng)存在了幾十年，但是，現(xiàn)在的發(fā)展前景更為明朗，因為新的固態(tài)熱電設(shè)備可以通過更小的溫差獲得電能。在此次大會上，該公司的分析師預(yù)測，熱電市場規(guī)模將會在2016年達到9500萬。

雖說汽車領(lǐng)域是一個明顯的目標，但工業(yè)級別應(yīng)用更有可能推動熱電市場的增長。由生產(chǎn)設(shè)備所產(chǎn)生的余熱為無線傳感器充電，消除了電力和通訊線路的繁雜步驟，可以降低安裝和維護成本。

采集電磁輻射

也許最神奇的能量收集方法是利用周圍環(huán)境中的電磁輻射。這也不是一個新想法，早前， Crystal收音機曾經(jīng)風(fēng)靡流行，如今光電管和RFID標簽更受歡迎。但是，這種能量收集的技術(shù)可以更進一步。我們可以通過環(huán)境中不同的無線電電磁輻射獲得能量。西班牙紡織研究協(xié)會Aitex與其他研究者合作，研發(fā)出內(nèi)置小天線而且能夠直接編織布料。通過這種布料的衣服可以自動捕捉環(huán)境中的能量為我們身上的生物傳感器或者其他可穿戴設(shè)備充電。

事實上，能量獲得將會成為未來生活越來越重要的領(lǐng)域，因為它將會改變我們與數(shù)據(jù)、電子設(shè)備，互聯(lián)網(wǎng)，甚至自身的交互方式。

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