Логин
 
 
 
 

Статьи и обзоры

Follow idexpert_ru on Twitter


 
 

Роль технологий беспроводного питания в будущем IIoT

28.05.2020
Юваль Богер (по материалам RFIDJournal.com)

Приложения IIoT требуют новых способов доставки электропитания

Роль технологий беспроводного питания в будущем IIoT

Промышленный Интернет вещей (Industrial Internet of Things - IIoT) - это взаимосвязанные датчики, машины и другие устройства, объединенные в сеть, а также промышленные программные приложения, управляющие этими устройствами, установленные на компьютерах. Возможности подключения всех этих устройств в сеть позволяют собирать, обмениваться, автоматизировать и анализировать данные с минимальным участием человека. Промышленные отрасли, такие как производство, нефтедобывающая промышленность, химическое производство и энергетика, производство продуктов питания и напитков, транспорт, аэрокосмическая и автомобильная промышленность, сельское хозяйство, фармацевтика, металлургия, добыча полезных ископаемых и строительство могут получить огромные преимущества от использования IIoT-устройств.

Согласно аналитическим отчетам, в будущем промышленный Интернет вещей (IIoT) трансформирует многие индустрии, на которые приходится примерно две трети мирового экономического производства. Ожидается, что к 2030 году инновации в области IIoT приведут к экономическому росту в 14,2 триллиона долларов. Перспектива инноваций, которые позволяют устройствам и датчикам существенно повысить эффективность и безопасность и способствуют массовому сокращению издержек на производстве, впечатляет.

Однако, для того, чтобы этот успех стал реальностью, необходимо преодолеть определенные препятствия. Чтобы реализовать потенциал IIoT, нам необходимо решить ключевую проблему, которая в настоящее время ограничивает функциональность IIoT-устройств и замедляет развертывание промышленного Интернета вещей. Эта проблема - подача электропитания.

Вызовы и проблемы, которые нужно преодолеть

Из-за использования в промышленных условиях, развертывание IIoT сталкивается с уникальными проблемами внедрения по сравнению с развертыванием традиционного IoT в «умных» домах и офисах. Одним из уникальных аспектов является то, что существующих решений электропитания с использованием батарей недостаточно, потому что приложения промышленного Интернет вещей (IIoT) работают с большим объемом данных и требуют высокой надежности.

Использование датчиков имеет огромную важность на производстве, но замена батарей является очень обременительной процедурой, а использование проводных коммуникаций часто неудобно и нецелесообразно. Например, в распределительном центре необходимо отслеживать ящики по мере их продвижения по цепочке поставок. Поскольку распределительный центр может иметь площадь от 4000 до 300000 квадратных метров, батареи и провода неудобны, дороги и потенциально опасны. Какие-то датчики просто не могут питаться от провода, например, используемые на заводах для контроля производственных процессов в опасных условиях.

Как отмечают специалисты, постоянная замена батарей не является приемлемым решением. Для сетей подключенных датчиков энергопотребление, очевидно, будет значительно меньше, чем в случае подключенных исполнительных механизмов, поэтому объекты с питанием от батареи будут представлять подавляющее большинство развертываний. Это может оказаться крайне важным для распространения IIoT, так как многие приложения будут полагаться на датчики, которые были установлены в удаленных местах (и, следовательно, отправка инженеров на места для регулярной замены батарей будет затратной).

В дополнение к ограничениям, налагаемым на аппаратное обеспечение IIoT из-за работы от батареи, разработчики и производители разочарованы тем, что идеи, которые они представляют, не будут реализованы без преодоления этих проблем. Возможно, придется отказаться от каких-то интересных идей и возможностей только потому, что батарея устройства не имеет достаточной емкости для их реализации, или потому что реализация таких возможностей потребует очень частой замены батареи.

Есть ли решение у этой проблемы? Есть ли способ обеспечить надежное питание в удаленных местах и экстремальных условиях?

Приложения IIoT требуют новых способов доставки электропитания

Мощность часто является ограничивающим фактором для функциональности устройства, и эта ситуация только ухудшится с развертыванием сетей 5G. Более высокие частоты и скорости передачи данных увеличивают электропотребление. И здесь придется искать оптимальное соотношение для скорости и пропускной способности, обещанной 5G. И эти ограничения мощности будут тормозить инновации в сфере IIoT.

Как заявляют в Forbes: «Для создания экосистемы 5G-IoT будет необходимо автоматическое электропитание. Батареи и провода могут быть реальным решением для обеспечения питания IoT сейчас, но, поскольку объем IoT растет во всем мире, поддерживать его будет практически невозможно. Неисправная или разряженная батарея в датчике IoT, M2M или на автоматической заводской линии может стоить прибыли и создать проблемы безопасности и надежности. Критически важно обеспечить беспроводное питание - без проводов дистанционно».

Компании экспериментируют с альтернативными источниками энергии, но даже они не в полной мере решают текущие проблемы:

  • Алкалиновые батарейки бытового уровня часто используются для питания бытовых устройств IoT. Они недорогие, но непрактичные для использования в большинстве промышленных сред. Алкалиновые батареи имеют ограниченный температурный диапазон (от 0 до 60 градусов по Цельсию), гофрированные уплотнения, которые подвержены утечкам, и высокую скорость саморазряда, что снижает ожидаемый срок службы до одного-двух лет.

  • Первичные литиевые батареи промышленного класса имеют длительный срок службы и низкое среднесуточное потребление энергии, но они неперезаряжаемы.

  • Такие технологии сбора энергии, как термоэлектрическая, электромагнитная и пьезоэлектрическая, все еще находятся в зачаточном состоянии и еще не получили значительного развития.

  • Солнечная энергия дает определенные возможности, но уровни мощности не достаточно сильны, чтобы удовлетворить требования большинства устройств. Кроме того, солнечный свет не всегда доступен, и иногда солнечные панели закрыты. Как мы можем обеспечить электроэнергию, необходимую для питания IIoT в сложных промышленных условиях?

Беспроводной источник питания большой дальности, использующий инфракрасное излучение, может быть идеальным источником питания для беспроводной доставки энергии в промышленных условиях. Он может доставлять значительные объемы энергии при соблюдении всех стандартов безопасности потребителей. Он может работать в сложных условиях, не мешая Wi-Fi, 5G или другим механизмам передачи данных. Поскольку свет может распространяться в виде тонкого и прямого луча, такого как лазерная указка, уровни принимаемой мощности не уменьшаются с расстоянием, даже при использовании очень маленьких приемников мощности.

В будущем нам потребуется больше энергии, чем обеспечивают батареи, и больше свободы, чем предлагают шнуры питания. «Сегодня провода и негабаритные батареи определяют, что мы можем и не можем делать», - говорят в Fierce Electronics. «Предполагается, что IIoT создаст на фабриках стоимость на сумму 3,7 триллиона долларов, - считает McKinsey Consulting, - но это несбыточная мечта без беспроводной зарядки».

Склады и заводы нуждаются в беспроводном питании, чтобы помочь использовать возможности аналитики следующего поколения. В этом будущем появятся новые датчики и более продвинутые функции, и больше не нужно беспокоиться о потреблении энергии.

Поскольку промышленный Интернет соединяет машины и устройства в отраслях с высокими рисками, таких как нефтегазовая отрасль, производство электроэнергии и здравоохранение, где отказы системы или незапланированные простои могут привести к опасным для жизни ситуациям или ситуациям с высоким риском, решение этих проблем должно стать важной целью. Беспроводное питание может предоставить новые возможности для электропитания IIoT устройств, создавая тем самым возможности для инноваций.

Юваль Богер - директор по маркетингу Wi-Charge, ведущей компании в области беспроводной связи на большие расстояния. Юваль является экспертом в области технологий беспроводной связи и имеет опыт работы с крупными гостиничными сетями по внедрению этой технологии. Он получил степень MBA в школе Келлогг в Северо-Западном университете и степень магистра физики в университете Тель-Авива.

Статья переведена и подготовлена к публикации интернет-порталом ID Expert (www.idexpert.ru




Рейтинг статьи

Возврат к списку


Продукты автоматической идентификации

Chainway C66
Chainway C66
Мобильный компьютер на базе OC Android
Citizen CL-E321
Citizen CL-E321
Настольный принтер штрихкодов с уникальным дизайном с исключительным сочетанием функциональности и надежности
RFID Антенна Times-7 A5010
RFID Антенна Times-7 A5010
Низкопрофильная компактная UHF RFID антенна c круговой поляризацией
Datalogic PowerScan PD9330
Datalogic PowerScan PD9330
Лазерный проводной сканер линейных штрихкодов промышленного класса
Citizen CL-E300
Citizen CL-E300
Компактный полнофункциональный настольный принтер для печати этикеток и штрихкодов
Chainway C71 UHF RFID
Chainway C71 UHF RFID
Ручной мобильный UHF RFID считыватель под Android
Postek серия TXr
Postek серия TXr
Высокопроизводительные промышленные RFID принтеры
Datalogic DS5100
Datalogic DS5100
Новый гибкий, мощный и компактный лазерный сканер, удовлетворяющий требованиям по идентификации производственных предприятий Datalogic DS5100
UHF RFID метки Siemens для RF600

Все продукты >>>

 

Проекты и решения

Сложные задачи - простые решения от ОКТРОН

События

Новое в блогах

 

Опрос





Комментарии