浅谈物联网无线自供电技术的应用

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1、浅谈物联网无线自供电技术的应用物联网的形成，需要一个个节点连接起来，从而组成一张物物相连的网络，而智能产品，则是物联网的连接点。智能产品之所以能感知、接收到周边信息实现智能化，正是因为有〃眼睛〃、“耳朵〃和〃鼻子"等无线传感器。随着物联网爆发与不断推进下，传统传感器诸多制约因素越来越突岀，尤其是供电方式的问题。因此，能够自供电的无源传感器具有广泛的应用前景，也是目前国内外研究的热点。几种常见的无源技术：1、光伏发电技术【工作原理】光伏发电是将太阳能直接转变成电能的-•种发电方式。太阳光照在半导体P-N结上，形成新的空穴■电子对，在P-N结内建电场的作用下，空穴由

2、N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。前电极（-）!••[:太阳光减反射膜L“辽■■4N型硅（P+）P■■,5P型硅（N-）亠!-trX背电极（T11灯泡co—1J电流【优势】光伏发电技术较为成熟，采用可再生、清洁型能源，在户外传感器或通讯设备中用途最广。【为势】受阳光照射影响，无光时不发电，需要和超级电容或蓄电池配合使用。【应用】太阳能电池供电的倾斜传感器、位移传感器，图像监测装置，通讯终端等。2、电磁能量收集技术【工作原理】电磁能量收集技术利用"动电生磁，动磁生电〃的电磁感应原理，将导线上变化的交流电流，通过电磁耦合的方式在二次线圈上产生电

3、压和电流，实现取电功率的传送，达到自导线上取电的目的。【优势】采用合适材料吋，取电稳定，不受环境和大电流影响,寿命长。【劣势】有最小取电电流限制，需要形成闭合回路。【应用】电流、温度、湿度传感器，高压导线振动、张力传感器、图像监测装置等。3、RFID射频能量收集技术【工作原理】阅读器发射一特立频率的无线电波能量，用以驱动应答器电路将内部的数据送出。【优势】无需闭合回路。【为势】需要天线提供能量，受环境与距离影响，稳定性稍差。【应用】温度、压力、湿度传感器等。4、电场能量收集技术【工作原理】通过高压带电体和PCB铜箔间的电容效应产生的空间位移电流对电容器进行脉冲储

4、能来获取感应电压。【优势】无需闭合回路。【劣势】仅适用于有电场分布的场景。【应用】电缆头测温传感器等。5、声表面波技术【工作原理】通过处理压电基片上传播的声信号，并利用声一电换能器的特性来完成数据传输。输出声表面波器件的基本构造【优势】无线传输，无需储能电路。【劣势】需要安装天线用于接收能量及接、发数据；稳定性及抗干扰难处理；成本高。【应用】声表面波温度传感器，SAW无源电子标签等。6、温差取电技术【工作原理】基于热电材料的热电效应，利用器件内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换。当器件两端存在温羌时，热场驱动器件内的载流子定向运动，从而产生温差电流。供电当前

5、温度基于热电材料的无源传感器工作原理图外界温度变化【优势】无需闭合冋路；无需天线取能。【劣势】受环境影响大，稳定性差。【应用】温度传感器，温差电制冷等。综上所述，结合不同材料的能量收集技术，可应用于不同场景的各种物联网无线传感器。其中，光伏发电技术与电磁能量收集技术最稳定，应用最为广泛。电力设备“体温计"HYJT-W无源无线测温传感器，即应用了电磁能量收集技术，釆用超导磁率及易饱和的坡莫和金材料，超低功耗、超小体积、高防护等级设计，启动电流最小可做到3A。电力设备长期运行中容易岀现表面氧化腐蚀，紧固螺栓松动，设备老化、磨损、过载运行等问题而导致问题触头温度逐渐上

6、升，加速氧化，恶性循环，甚至发生熔融，燃烧，爆炸等事故，造成无法挽回的损失。无源无线测温传感器可帮助用户实现各种电缆接头、母排搭接处、开关触头等易发热位置的温度测量，分析接点温升趋势，实现对电气设备安全隐患的预警，及时提醒用户及时检修维护，避免恶性事故发生。架空线路“心电图仪"JJYL-HY-C暂态录波型故障指示器采集单元取电电流最小可做到3A,即应用了电磁能量收集技术，能判断并指示各类短路故障，采集、捕获单相接地故障特征数据，采集负荷电流等信息，并将故障信息、负荷电流等信息上传至汇集单元，配合大数据分析平台，实现lOkv架空线路的故障检测及判断、减少停电吋间，

7、提高供电可靠性及线路自动化水平，还可以故障溯源、排除线路安全隐患，使线路故障〃被动查找〃变为"主动预判〃，帮助用户提质增效，减少故障巡线难度、人员成本、时间成本，提高经济效益。供电线路“检查员”HYVM图像在线监测装置即采用了太阳能光伏发电技术、最大功率点跟踪技术，对蓄电池进行自动浮冲、过压保护、欠压保护、过流保护等，结合超低功耗设计，大大延长连续阴雨天气的工作时间。此装置可对高压输电线路，铁路供电线路上垮桥、上跨电力线、隧道出入口、大风区等重点位置进行抓拍取证，对外力破坏或安全隐患及时预警。在物联网新形势下，采用能量收集技术，把环境中的能量，比如光、动能、热能

8、、辐射能等能量转换成电能