【導讀】建立工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 傳感器網(wǎng)絡(luò )需要附加成本，其中 60% 以上的成本與布線(xiàn)和安裝有關(guān)。雖然無(wú)線(xiàn)數據傳輸有助于消除一些布線(xiàn)，但通過(guò)添加無(wú)線(xiàn)電力傳輸技術(shù)可以避免更多布線(xiàn)。初創(chuàng )公司 TransferFi 正在為 50 米（約 165 英尺）距離的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)新的無(wú)線(xiàn)充電解決方案。
建立工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 傳感器網(wǎng)絡(luò )需要附加成本，其中 60% 以上的成本與布線(xiàn)和安裝有關(guān)。雖然無(wú)線(xiàn)數據傳輸有助于消除一些布線(xiàn)，但通過(guò)添加無(wú)線(xiàn)電力傳輸技術(shù)可以避免更多布線(xiàn)。初創(chuàng )公司 TransferFi 正在為 50 米（約 165 英尺）距離的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)新的無(wú)線(xiàn)充電解決方案。
無(wú)線(xiàn)技術(shù)眾所周知，但發(fā)射器的設計、發(fā)射器的位置、化效率的可能性以及驗證整個(gè)系統的行為代表著(zhù)復雜的挑戰，需要使用復雜的工程解決方案。不可避免的布線(xiàn)成本不僅增加了工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0 的障礙，也增加了智能電網(wǎng)和智慧城市的障礙。大規模傳感器安裝需要復雜的布線(xiàn)基礎設施，成本高昂且安裝時(shí)間較長(cháng)。
TransferFi 開(kāi)發(fā)了 TFi Turin-1 無(wú)線(xiàn)電源網(wǎng)絡(luò ) (WPN) 平臺，該平臺可以實(shí)現可靠的實(shí)施，以有限的循環(huán)時(shí)間替代電源線(xiàn)或電池。
TransferFi 聯(lián)合創(chuàng )始人兼執行官 Aashish Mehta 表示：“我們的 TFi WPN IIoT 系統級架構專(zhuān)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用而設計，這些應用確實(shí)需要容納多個(gè)目標的遠程無(wú)線(xiàn)充電網(wǎng)絡(luò )?！?“我們使用射頻，因為它更適合遠場(chǎng)/長(cháng)距離應用。所有這一切都可以通過(guò) Turin 平臺實(shí)現商業(yè)化，因為它可以自動(dòng)化遠場(chǎng)無(wú)線(xiàn)充電網(wǎng)絡(luò )的實(shí)際使用和部署?！?br style="padding: 0px; margin: 0px auto;"/>
無(wú)線(xiàn)功率傳輸
無(wú)線(xiàn)功率傳輸 (WPT) 技術(shù)分為兩大類(lèi)：近場(chǎng)和遠場(chǎng)。它們各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
近場(chǎng)非輻射技術(shù)適合通過(guò)線(xiàn)圈之間的電感耦合磁場(chǎng)或通過(guò)金屬電極之間的電容耦合電場(chǎng)短距離傳輸能量。電感耦合是當今使用廣泛的無(wú)線(xiàn)技術(shù)。
遠場(chǎng)輻射場(chǎng)技術(shù)（也稱(chēng)為功率發(fā)射）包括通過(guò)電磁輻射（例如微波或激光束）傳輸功率。這些技術(shù)可以將能量傳輸到更遠的距離，但必須針對接收器。波束形成技術(shù)用于改善波束的聚焦。
通過(guò)專(zhuān)用射頻 (RF) 傳輸的 WPT 在物聯(lián)網(wǎng)應用中越來(lái)越受歡迎。波束成形是 WPT 技術(shù)的圣杯，因為它可以向接收器傳送更高的信號質(zhì)量，而無(wú)需增加傳輸功率。為了獲得足夠的波束，發(fā)射機必須配備大量天線(xiàn)，用于自適應波束形成并控制波束能量聚焦的方向。
無(wú)線(xiàn)電源傳輸框圖（圖片TransferFi）
TFi Turin 1
TransferFi 創(chuàng )建了一個(gè)自動(dòng)校準系統，可根據接收器目標的位置和應用負載優(yōu)化定位、分時(shí)和信號。
當前平臺由 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)使用遠場(chǎng)射頻無(wú)線(xiàn)功率傳輸來(lái)為 TFi Sense 設備供電并進(jìn)行數據通信，范圍遠可達 50 米。
“我們創(chuàng )建了波束成形和信號優(yōu)化算法，將波束聚焦到目標設備，”梅塔說(shuō)?！拔覀冄芯苛苏w系統級架構，并使用優(yōu)化傳輸和接收端的算法。我們的主要集中在以下領(lǐng)域：優(yōu)化以獲得更好的射頻到直流轉換和的波束形成角度；使用TFi一鍵校準和分時(shí)軟件縮短部署時(shí)間；并通過(guò) 16 通道 TFi 網(wǎng)關(guān)增強光束聚焦?！?br style="padding: 0px; margin: 0px auto;"/>
波束成形是將無(wú)線(xiàn)信號引導至特定接收設備而不是向其他方向傳播信號的過(guò)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(lái)，由于 5G 的普及，波束成形技術(shù)不斷發(fā)展。
實(shí)現此目的的一種技術(shù)涉及使用多個(gè)靠近的天線(xiàn)，所有天線(xiàn)在略有不同的時(shí)間傳輸相同的信號。重疊的波會(huì )產(chǎn)生干擾，這些干擾在某些區域是建設性的（使信號更強），而在其他區域是破壞性的（使信號變弱或無(wú)法檢測到）。如果操作正確，該波束形成過(guò)程可以將信號引導至您想要的位置。
波束成形可提高效率（圖片TransferFi）
當前用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的 TFi 系統（圖片：TransferFi）
該技術(shù)不僅聚焦光束比向各個(gè)方向發(fā)射光束更有效，而且還可以減少那些試圖攔截其他信號的人所受到的干擾。限制可能在于執行復雜計算任務(wù)以實(shí)現效率的計算資源。但硬件和軟件資源的不斷改進(jìn)可以彌補這些限制。
“總的來(lái)說(shuō)，Turin 平臺的設計與硬件和應用程序無(wú)關(guān)，因此它可以用于任何具有合適類(lèi)型硬件的應用程序，”Mehta 說(shuō)?！爱斍鞍l(fā)布的產(chǎn)品 TFi WPN IIoT 面向狀態(tài)監測、智能樓宇自動(dòng)化和環(huán)境傳感熱圖（用于服務(wù)器機房和冷藏室）。我們正在與工業(yè)自動(dòng)化、半導體、物流和汽車(chē)領(lǐng)域的跨國公司合作?！?br style="padding: 0px; margin: 0px auto;"/>
工業(yè) 4.0、智能建筑和智能電網(wǎng)等未來(lái)工業(yè)概念需要大規模傳感器部署，這需要復雜的布線(xiàn)基礎設施，部署時(shí)間長(cháng)，并且會(huì )因昂貴的停機時(shí)間而損害業(yè)務(wù)。在當前的有線(xiàn)傳感器部署中，大部分部署時(shí)間都浪費在安裝和布線(xiàn)上，這消耗了傳感器總體部署預算的 60% 以上。TFi WPN 平臺提供非侵入式傳感器部署，降低了布線(xiàn)基礎設施的復雜性。
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