物聯網正在進入住宅和公寓、辦公樓、機場和醫院?；跓o線電的照明、供暖和安全系統以及新型服務提供更舒適、更高效和更好的建筑服務，并降低能源消耗。能量收集為電池提供了一種有吸引力的替代品，通常用于為這些應用中的傳感器提供能量，這要歸功于幾個好處。

電池供電的無線傳感器和控制器的成功并非巧合，因為它們具有多種優勢。由于它們獨立于電纜和插座，它們可以放置在任何地方并在房間之間靈活移動。但他們的能量不是無窮無盡的。

對于較大的系統，設施管理人員必須計劃和執行電池的采購和更換。在這里，就像在工業應用中一樣，監控大量電池并作為預防措施或在必要時立即更換它們無疑是一項挑戰。對于消費者來說，如果電池沒電了，他們需要立即更換，并且家里總是有備用電池。

另一個方面是環境污染：據估計，未來幾年將有數十萬億個物聯網無線電傳感器投入使用。同樣數量的電池需要 100 萬噸鋰——相當于 10 年的生產量。但即使可用的鋰足夠，它的消耗也會造成相當大的環境污染。到目前為止，還沒有回收工藝可以提取足夠的純鋰用于電池中重復使用。這同樣適用于電池中的其他有毒重金屬，例如汞、鉛、鎘和鎳。

電池的替代方案是通過電纜供電。然而，尤其是在改造和擴展的情況下，這意味著大量的工作和高昂的成本。與電池供電的無線傳感器和控件一樣簡單且靈活的是那些使用能量收集直接從環境中產生能量的傳感器和控件——來自運動、光線或溫度差異。這意味著傳感器和開關可以免維護運行，自供電，并且可以安裝在建筑物的任何地方。

來自運動的能量

通過動能收集，電力是從動能產生的。例如，按下開關可以激活機電能量轉換器，該轉換器通過按下按鈕產生足夠的能量來打開和關閉家用電器或燈，或者調用燈光場景或控制卷簾。

該原理可用于創建不需要與傳統型號不同的開關——從簡單的開/關或上/下開關到用于控制光強度和顏色、加熱、家庭娛樂或安全系統的滑動和旋轉控件。它們隨時可以立即使用，家庭中的任何人都可以使用它們。這使得它們比必須在智能手機或平板電腦上打開和激活的應用程序更容易使用。

同樣的方法也適用于窗戶接觸傳感器，它會在窗戶打開時進行報告。此外，例如，水傳感器使用可膨脹材料，當它膨脹時，會激活機電能量轉換器。這種傳感器安裝在洗衣機或浴缸下方，會向閥門發送無線電信號，當與水接觸時會中斷供水。

來自光的能量

為了從陽光中產生能量，安裝在傳感器模塊上的小型太陽能電池將光轉化為電能。這使得傳感器能夠運行，例如，濕度、溫度、窗戶接觸或存在傳感器。能量存儲在內部，即使沒有新的能源供應，也能確保傳感器的能源供應長達四天。

來自溫度的能量

使用 Peltier 元件和 DC/DC 轉換器，只需 2?C 的溫差即可產生能量，這足以運行無線傳感器。這種方法是理想的，例如，對于使用加熱器和環境之間的溫差來更改設置并通過無線電與太陽能房間控制器通信的自供電加熱閥。

高效的樓宇管理

基于能量收集的無線傳感器可完成完全免維護和自供電的典型樓宇自動化任務，例如門窗的狀態消息。在辦公大樓或火車站或機場等基礎設施建筑中，它們可以根據需要對電梯、供暖和空調系統或任何其他技術設備進行維護和維修工作，從而提高效率。為此，他們通過物聯網網關通過互聯網向相關服務提供商發送某些狀態消息。

其他建筑應用包括存在和活動傳感器，用于記錄會議室的使用頻率和人數。這同樣適用于衛生設施，以便它們可以根據需要進行清潔，并且可以重新填充衛生紙、肥皂和毛巾等消耗品。這減少了工作量和成本，同時提高了用戶滿意度。設施經理反過來可以確保已經提供了商定的服務。

這些傳感器與 Microsoft、T-Systems 和 IBM 等公司的物聯網平臺聯網，為建筑物和建筑服務的數字化提供實時數據。

能量收集提供了自供電傳感器和開關的靈活性，這些傳感器和開關免維護，可以安裝在任何地方。此外，它們還消除了有毒電池材料對環境的影響。

關于作者

Raoul Wijgergangs 于 2021 年 8 月被任命為EnOcean的首席執行官。這位荷蘭物聯網專家在物聯網行業擁有超過 20 年的經驗，曾領導兩次通過收購成功退出以及一次通過合資企業退出。在加入 EnOcean 之前，他曾擔任奧斯陸 Disruptive Technologies 的首席執行官，并曾擔任 Silicon Labs 的副總裁/總經理以及哥本哈根 Sigma Designs 的 Z-Wave 業務部門的副總裁/總經理等職位。 . 他還是 Z-Wave 聯盟的聯合創始人。

審核編輯 黃昊宇