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％以上的成本與布線和安裝有關(guān)。雖然無線數(shù)據(jù)傳輸可以幫助消除某些電纜連接，但通過增加用于功率傳輸?shù)臒o線技術(shù)，甚至可以避免更多的布線。初創(chuàng)公司TransferFi正在研究適用于50米（約165英尺）距離的工業(yè)IoT傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型無線充電解決方案。

TransferFi是一家初創(chuàng)公司，致力于為距離50米（約165英尺）的工業(yè)IoT傳感器網(wǎng)絡(luò)開發(fā)新的無線充電解決方案。

無線技術(shù)是眾所周知的，但是發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)，它們的位置，最大化效率的可能性以及驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的性能代表著復(fù)雜的挑戰(zhàn)，需要使用復(fù)雜的工程解決方案。布線的必然成本不僅增加了對(duì)IIoT和工業(yè)4.0的壁壘，而且也增加了智能電網(wǎng)和智能城市的壁壘。大型傳感器安裝需要復(fù)雜的布線基礎(chǔ)架構(gòu)，該基礎(chǔ)架構(gòu)成本高昂且安裝時(shí)間較長。

TransferFi開發(fā)了TFi Turin-1無線電源網(wǎng)絡(luò)（WPN）平臺(tái)，該平臺(tái)使可靠的實(shí)施成為可能，從而可以在有限的循環(huán)時(shí)間內(nèi)更換電源電纜或電池。

“ TransferFi聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Aashish Mehta說：“我們的TFi WPN IIoT系統(tǒng)級(jí)體系結(jié)構(gòu)是為工業(yè)IoT應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，而工業(yè)IoT應(yīng)用確實(shí)需要容納多個(gè)目標(biāo)的遠(yuǎn)程無線電源網(wǎng)絡(luò)。“我們使用射頻，因?yàn)樗m合于遠(yuǎn)場(chǎng)/遠(yuǎn)程應(yīng)用。使用Turin平臺(tái)，所有這些在商業(yè)上都是可能的，因?yàn)樗梢宰詣?dòng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)無線電源網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)實(shí)世界中的使用和可部署性。”

無線電源傳輸

無線電源傳輸（WPT）技術(shù)分為兩大類：近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。

近場(chǎng)非輻射技術(shù)最適合于通過線圈之間的電感耦合通過磁場(chǎng)或通過金屬電極之間的電容耦合通過電場(chǎng)在短距離內(nèi)傳輸能量。電感耦合是當(dāng)今使用最廣泛的無線技術(shù)。

遠(yuǎn)場(chǎng)輻射場(chǎng)技術(shù)（也稱為功率發(fā)射）包括通過電磁輻射（例如微波或激光束）傳輸功率。這些技術(shù)可以在更長的距離上傳輸能量，但必須針對(duì)接收器。波束成形技術(shù)用于改善光束的聚焦。

通過專用射頻（RF）傳輸?shù)腤PT在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中越來越受歡迎。波束成形是WPT技術(shù)的圣杯，因?yàn)樗梢栽诓辉黾影l(fā)射功率的情況下將更高的信號(hào)質(zhì)量傳遞給接收器。為了獲得足夠的波束，發(fā)射器必須配備大量天線，以進(jìn)行自適應(yīng)波束形成并控制波束能量聚焦的方向。

無線電源傳輸框圖（圖片：TransferFi）

TFi都靈1

TransferFi創(chuàng)建了一個(gè)自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以根據(jù)接收器目標(biāo)的位置和應(yīng)用程序負(fù)載來優(yōu)化目標(biāo)，時(shí)間共享和信號(hào)。

當(dāng)前平臺(tái)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(yuǎn)場(chǎng)RF無線電源傳輸來供電，并與可達(dá)50米的TFi Sense設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

Mehta說：“我們創(chuàng)建了波束成形和信號(hào)優(yōu)化算法，以將波束聚焦在目標(biāo)設(shè)備上。”“我們已經(jīng)通過優(yōu)化發(fā)送和接收端的算法研究了整個(gè)系統(tǒng)級(jí)體系結(jié)構(gòu)。我們的專利專注于這些領(lǐng)域：優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)更好的RF到DC轉(zhuǎn)換和精確的波束形成角度；使用TFi一鍵式校準(zhǔn)和分時(shí)軟件可以縮短部署時(shí)間；并通過16通道TFi網(wǎng)關(guān)增強(qiáng)了光束聚焦。”

波束成形是一種將無線信號(hào)定向到特定接收設(shè)備，而不是將信號(hào)擴(kuò)展到其他方向的過程。與避免使用波束成形技術(shù)相比，所得到的更直接的連接更快，更可靠。近年來，由于5G的普及，波束成形技術(shù)得到了發(fā)展。

一種執(zhí)行此操作的技術(shù)涉及使用多個(gè)接近的天線，所有天線在略微不同的時(shí)間發(fā)送相同的信號(hào)。重疊的波將在某些區(qū)域產(chǎn)生相長的干擾（使信號(hào)更強(qiáng)），而在其他區(qū)域產(chǎn)生相消的干擾（使信號(hào)更弱或不可檢測(cè)）。如果正確操作，則此波束成形過程可以將信號(hào)定向到您想要的位置。

聚焦光束不僅比在各個(gè)方向上爆炸都要高效，而且還可以減少嘗試攔截其他信號(hào)的人所受到的干擾。限制可能在于執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)以獲得最佳效率的計(jì)算資源。但是，硬件和軟件資源的不斷改進(jìn)可以彌補(bǔ)這些局限性。

Mehta說：“總體而言，都靈平臺(tái)在設(shè)計(jì)上是與硬件和應(yīng)用程序無關(guān)的，因此可以用于具有正確硬件類型的任何應(yīng)用程序。”“當(dāng)前的產(chǎn)品發(fā)布版TFi WPN IIoT旨在用于狀態(tài)監(jiān)視，智能建筑自動(dòng)化以及用于環(huán)境感應(yīng)的熱圖繪制（用于服務(wù)器機(jī)房和冷藏室）。我們正在與工業(yè)自動(dòng)化，半導(dǎo)體，物流和汽車領(lǐng)域的跨國公司合作。”

未來的工業(yè)概念，例如工業(yè)4.0，智能建筑和智能電網(wǎng)，需要大規(guī)模的傳感器部署，這需要復(fù)雜的布線基礎(chǔ)架構(gòu)，這需要花費(fèi)很長時(shí)間進(jìn)行部署，并且會(huì)因停機(jī)時(shí)間長而損害業(yè)務(wù)。在當(dāng)前的有線傳感器部署中，大部分部署時(shí)間浪費(fèi)在安裝和布線上，這消耗了整個(gè)傳感器部署預(yù)算的60％以上。TFi WPN平臺(tái)可提供非侵入式傳感器部署，從而降低了布線基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜性。

編輯：hfy