能源收集和工业物联网:工业物联网的可持续性
插图：© IoT For All → 世界正面临着巨大的生态和经济挑战。面向未来的科技正在塑造物联网（IoT）的未来。为数以百万计的通信设备提供能源是一项关键挑战。大规模的可再生能源早已成为能源生产的重要组成部分。由太阳能电池板构成的田地从阳光中获取能量，或者风力涡轮机在风景中占据主导地位。这种能源生产形式同样也存在于小规模应用中。这被称为“能量采集”。小型能量转换器能够从运动、光线或温差中“采集”能量。这些能量足以驱动无线传感器并通过无线电传输数据。"得益于这种能量采集技术，无线传感器变得更加可持续，因为它们甚至不需要布线或电池供电，这不仅环保，也节省了成本。" -EnOcean点击推文 用于无线产品的能量采集技术，目前已大规模生产，包括以下四种能量来源：运动——比如按下开关、移动的机械部件、手柄的旋转运动；光——房间内的室内光或进入的阳光；温差——来自散热器、管道或锅炉等热源与环境之间的温差，以及昼夜温差；电磁场——夹在电缆上的无接触线圈为电表供电并测量线路电流。对于每种能量来源，都有不同种类的能量转换器，并且具有不同的功率参数。能量生成的类型以及相应的功率输出，对可能的传感器应用起着决定性的作用。提高可持续性：得益于能量采集技术，无线传感器变得更加可持续，因为它们甚至不需要布线或电池供电，这不仅环保，也节省了成本。在工业环境中更换一块电池通常需要300美元。虽然更换电池本身是一个相对较快的过程，但前往现场、定位传感器、测试设备以及记录整个流程都会显著增加人力成本。通常，电池的使用寿命据说可以达到数年，但实际上，维修公司往往每一年或两年就更换一次，最多不超过两年，以避免提前发生故障。节约资源和环境保护也变得越来越重要；铜的价格持续上涨，而电池中危害性成分以及安全因素已成为严重问题。无线能量采集传感器是一种可持续的解决方案，兼顾了经济和环保因素。在工业中的应用：传感器在工业生产中起着关键作用。例如，它们可用于质量与过程监控或基于状态的维护。其应用范围广泛，并随着无线传感器的广泛使用，正朝着工业物联网（IIoT）方向发展。通过将节能无线技术与本地能量转换器相结合，无需电池、因此无需维护的传感器也可以直接安装在运动部件上或密封环境中，例如用于测量机械部件的位置、电流消耗或温度，以及液体或气体的温度。在质量控制中的传感器：质量监控用于控制整个生产过程，并通过各种参数确保最终产品达到所需特性。为此，需要监控环境因素，如温度、湿度和空气质量，或工艺因素，如位置或温度。自动监控系统需要传感器生成的数据。然而，这些传感器必须无缝地融入现有生产流程，并且在运行过程中不需特殊培训或额外产生后续成本。因此，集成自供电且无需维护的传感器具有决定性的优势。基于电池的传感器的基于状态维护：除了产品外，还需监控机械以确保生产过程的顺利进行。这些机械经常承受高磨损，因此提前识别问题并采取适当措施，是持续质量保证和防止生产中断的重要前提。维护计划的基本问题是计算每次维护周期之间的间隔。一方面，维护时间间隔必须尽可能短，以便在出现严重问题之前检测到任何偏差。另一方面，每次维护都需要耗费大量人力和设备停机成本。在许多情况下，通过监控一些简单参数即可获得有价值的信息。例如，温度升高可能表明摩擦增加，从而导致磨损。无线温度传感器可用于测量流程。湿度传感器监控是否有水泄漏，以防止水损害。温度和湿度传感器还可提供空气质量信息，以始终确保一致的空气条件。因此，无线能量采集传感器非常适合多种工业应用。它们无需维护，灵活且安装成本低廉——这些特性使其不仅适用于确保高质量标准，而且也适用于实现工业4.0环境下的更高可持续性。工厂建筑中的物联网：在制造领域，物联网使生产更加高效、灵活和个性化。借助与智能物联网平台相连接的传感器，甚至可以创建数字孪生，即机器在其整个生命周期中的精确虚拟图像。数字化在建筑领域也在迅速推进。这导致楼宇管理中服务流程的自动化、更高的能源节约，以及用户更高的个性化舒适度。工业流程和工厂建筑中有一项关键要素：无需电池的无线传感器。
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2023-12-22
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