在未来,我们的物联网可以不需要电池?

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当 Ben Calhoun 和 Dave Wentzloff 于 2012 年共同创立 Everactive 时,分析师和科技公司预测联网设备(统称为物联网 (IoT))的数量将大幅增加。例如,IBM 预测到 2015 年连接物联网的设备将达到惊人的 1 万亿台。


在未来,我们的物联网可以不需要电池?


但卡尔霍恩和温茨洛夫知道得更好。这对搭档是麻省理工学院 Anantha Chandrakasan 研究小组研究超低功耗电路的研究生,他们认识到 1 万亿个设备意味着管理 1 万亿个电池以维持所有传感器持续运行所需的几乎不可能的任务。收集、分析和发送数据。


”“本和我认识到,如果所有设备都必须依靠电池运行,那么这些物联网预测就不可能发生,”温茨洛夫说。“我们开始 Everactive 的共同愿景是摆脱物联网世界的电池,同时开创自供电计算系统的下一个时代。”


在像制造工厂这样的工业环境中,通常有成千上万的资产需要仔细关注以确保高效运行。一个有效的实时监控解决方案必须从每个点持续传输数据,以保持信息及时流动,以便利益相关者能够对可能中断操作、损坏设备或导致安全风险和环境危害的任何问题做出快速反应。


但这很难大规模实现。依赖有线传感的现有解决方案在所有必要的位置进行部署以使其有用,成本高得令人望而却步。电池供电的解决方案也是如此,尤其是考虑到我们与电池寿命短的集体斗争。


“我们有工业制造领域的客户说他们目前有维护问题,但如果他们采用电池供电的解决方案,他们只是用一个不同的维护问题来代替现有的维护问题,即不断更换数千台设备的电池, ”卡尔霍恩说。


现在想象一下,这个问题遍布全球,我们拥有 1 万亿个物联网设备。即使我们的物联网电池的使用寿命达到了 10 年(当前的行业目标),我们每天也要更换超过 2.7 亿块电池。


除了电池限制之外,现有的无线网络技术也加剧了扩展问题。为了有效地满足制造工厂的需求——更不用说拥有 1 万亿节点的世界了——我们需要极高密度的传感器网络,以便在众所周知不适合无线信号的环境中进行相对长距离的通信。


Everactive 的创新解决了这两个问题,同时摆脱了电池,并以其差异化技术重新发明了低功耗无线网络:超低功耗集成电路。


是的,Calhoun 和 Wentzloff 作为研究所的研究生研究的技术相同。他们分别在本科母校弗吉尼亚大学和密歇根大学担任教授,继续从事同一领域的工作。事实上,在 2006 年获得 Calhoun 和 2007 年获得 Wentzloff 麻省理工学院博士学位后,他们保持着密切的联系,并最终开始跨越这些大学界限进行合作。


Calhoun 的研究小组专注于低功耗数字系统,而 Wentzloff 的研究小组探索低功耗通信。“我们的特定兴趣领域非常吻合,形成了完整的解决方案,因此我们的团队开始合作——这成为一种非常密切的联系,”Wentzloff 解释道。


在未来,我们的物联网可以不需要电池?


当这两位技术联合创始人希望扩大他们的初创公司时,他们利用了一批新培养的博士生,这些博士生具有在实验室中开发无线片上系统技术的专业知识。如今,Everactive 已扩展到由近 90 名行业资深人士和技术专家组成的团队,其中包括像 Alice Wang 这样的人才,她在与行业巨头德州仪器和联发科成功合作后于 2018 年加入了 Calhoun 和 Wentzloff。另一位麻省理工学院校友,她现在担任 Everactive 的硬件副总裁,指导芯片和硬件系统设计。


“我们为我们开发的团队感到无比自豪,”Wentzloff 说。“我认为,我们之所以能继续取得成功,很大一部分原因在于,我们在培养核心技术专业学生方面做得非常出色,拥有众多才华横溢的行业领袖。”


由于他们在超低功耗电路和无线通信方面的进步,Everactive 销售全栈工业物联网解决方案,由他们永远在线的 Eversensor 提供支持,完全从周围环境中收集能量。与电池供电的设备相比,传感器的部署规模可以更大,而且运行成本更低。在系统的另一端,Evercloud 将新数据转化为高价值、可操作的洞察。


他们的第一个产品是蒸汽疏水阀监控器。在一个小工厂中,可能有数百个这样的机制,而大型石油和化工精炼厂通常拥有数千个。


蒸汽可能是一项古老的技术,但从能源的角度来看,它无处不在。我们仍然在我们的发电厂使用它来发电,它是我们家庭和建筑物的常见热源。


“蒸汽是一种在大范围内转移能量的好方法,这就是为什么它仍然被用于如此多的垂直应用和营销领域的原因,”卡尔霍恩解释说。在蒸汽分配网络中,当从蒸汽中提取能量时,蒸汽又会变回水。蒸汽疏水阀起到阀门的作用,允许冷凝水排出系统,同时将蒸汽保持在内部。


如果过程必须离线,它们的故障会导致能源浪费、代价高昂的停机时间,甚至是危险的爆炸。监控数千个蒸汽疏水阀的故障并不是那么简单。“有些蒸汽疏水阀埋在地下,有些则位于两三层以上,”Wentzloff 说。“联系他们可能很困难。因此,人工检查的问题。”


但 Everactive 的解决方案可以部署在蒸汽分配网络中的每个蒸汽疏水阀上,以实时评估系统状态。这就是全球第二大蒸汽疏水阀制造商阿姆斯壮国际等顶级行业参与者选择与他们合作的原因。“阿姆斯壮对我们所提供的产品印象深刻,因此我们现在正在共同努力,将 Everactive 的监控服务与阿姆斯壮出色的蒸汽疏水阀一起推向市场,”卡尔霍恩说。


成功的案例研究比比皆是,这是他们被命名为 MIT STEX25 的关键因素。就在去年,他们在一个拥有 1,200 个蒸汽疏水阀的工业设施中部署了传感器。他们为该客户节省了近 250 万美元的能源成本和大约 34,000 公吨的 CO 2,“这相当于每年约有 7,000 辆客车上路,”Wentzloff 说。他们还避免了 6000 万加仑废水的损失,否则这些废水会通过失效的疏水阀泄漏。


但工业空间并不是 Everactive 的开始和结束。消费电子产品,尤其是可穿戴设备,在讨论物联网时经常被提及,并且在 Everactive 的雷达上非常重要。物流是他们正在探索的另一个领域。通过将本地化技术添加到他们的下一代传感器中,Everactive 可以帮助提供跟踪全球任何地方资产的能力。“我们可以应用这项技术的行业和应用范围不胜枚举。我们对即将发生的事情感到非常兴奋,”Wentzloff 说。


面对冠状病毒大流行,企业正在重新评估其运营方式以及未来的运作方式。随着劳动力的减少,特别是在 Everactive 的客户正在制造对经济至关重要的产品的工厂环境中,了解在不易到达的地方发生的事情变得更加重要。


为了满足这一需求,Everactive 希望在推动自供电解决方案使无处不在的远程监控成为可能方面发挥重要作用。“在 Everactive,我们相信在未来,我们所有的环境和资产都受到监控和智能,能够为计算系统提供信息,使我们的世界更高效、更安全、更适合我们的生活方式,”卡尔霍恩说。“我们希望成为其中的一部分,我们认为我们的无电池解决方案是正确的前进道路。”


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