能源采集：消除物联网节点的电池更换问题

能源采集是人类文明的首要目标。从那时起，每一个可能的创新和革命性的技术都围绕着人类如何有效地收集能源。无论是天然的还是人工的，能源都能满足我们所有的需求，为我们提供电力并运行互联网。自然能源可以从许多不同的来源获取，如太阳能、风能、运动或振动能和动能。让我们看看能量采集是如何消除物联网节点的电池更换的。

什么是物联网节点

这些小型物联网节点是连接互联网的网关。在物理世界中运行，物联网节点将其周围环境连接到云网络网格。所有来自物联网传感器的数据和物联网设备处理的数据，然后通过物联网节点发送到云服务器数据库。因此，物联网节点需要电力来运作。目前的研究是为了寻找低能耗的物联网节点，以便它们能在较长的时间内工作，消耗较少的电力。

物联网节点的电池更换

一般来说，物联网设备使用电池供电，为其传感器和使用wifi和蓝牙协议的物联网节点完全供电。但这里面有很多挑战，因为电池的尺寸很大，增加了整个设备的尺寸和生产成本。而且，它们的寿命有限；一旦电池寿命结束，就需要更换。仅更换电池的成本几乎与更换整个设备的成本相同，因此，传统的电池更换是不可取的。此外，由于废旧电池的运输和处理，这对环境有影响。

物联网节点中电池更换的解决方案

消除物联网节点中的电池更换是一个重要的因素，而这可以通过能量采集来实现。在目前的环境中，我们可以从各个方向获得能量。因此，物联网设备可以通过消耗环境中的能量来为自己获得持续的电力供应。

采集能量的主要好处是，物联网设备可以自给自足，在很长一段时间内不需要更换。整体成本和对生态系统的影响都减少了，成为一种可持续的方法，消除了物联网节点的电池更换。

能量收集如何在物联网设备上发挥作用

可以通过许多不同的方式收集能量，然后将产生的电力转移到物联网设备上。主要因素是能源生产区域有多小，因为它必须相对较小以适应物联网设备。Some of the very common energy harvesting types are −

动能 – 动能可以成为许多物联网设备和可穿戴设备的主要来源，因为不断的运动可以产生少量的电力，足以让物联网设备运行。这可以通过捕捉振动或圆形/线性运动来收集，以便圆形钥匙可以旋转和齿轮产生电力。工业物联网设备可以利用机械引起的振动能量来供电。但这种方法不能用于每个物联网设备，因为许多小玩意不喜欢运动。
太阳能– 另一个伟大的电力来源始终是太阳能。它将太阳能直接转换为电能，这有助于运行许多设备，如路灯和农业中的智能物联网气象设备。
热能– 消耗任何工作所释放的废热能，对人类来说仍然是一个挑战。与任何动力一样，它们产生巨大的热量来发电，但在小范围内做到这一点是非常具有挑战性的。未来的项目包括可穿戴设备利用身体的热量来充电。
风能– 对于不需要运动的物联网设备可以用风能供电。它适用于非静止的物联网设备，利用风能发电。

物联网设备中的不同应用能量收集

不同的应用属于不同类别的物联网设备，这些设备收集能量来运作。以下是物联网设备收集能量的应用。

智能家居设备

家庭中的智能物联网设备可以使系统自动化，并给家庭带来未来主义的外观，从太阳能中获取能量。智能照明系统、智能锁、智能摄像头监控、吸尘器、由物联网驱动的天气监测和家庭环境控制等，都使用家里的太阳能电池板产生的电力。

农业物联网面板

物联网在农业领域有大量的应用，可以在不更换电池的情况下使用。以太阳能和风能为动力的物联网设备可以安装在许多地方，这些设备监测土壤浓度、水分和湿度，为植物的良好生长提出肥料和要求。天气监测设备等可以用来收集能量。

工业物联网节点

工业物联网传感器和控制系统可以从环境能源（如废热和振动）中获得能量。这增加了工业层面的物联网设备的自我维持的寿命。

可穿戴式物联网设备

对这种不需要更换电池或在一定时期后反复充电的可穿戴设备的需求正在增加。物联网设备从日常锻炼的振动和动能中收集能量，并产生可自我维持的电力。

能量收集技术的未来

将能量收集整合到物联网中给我们带来许多好处。物联网设备永远不会耗尽电力，并以全效率工作。目前的研究正在进行，以使物联网传感器比以往小得多，从而使它们消耗更少的电力，并容易安装在物联网设备上。此外，它们支持低能耗蓝牙，在不增加功率的情况下增加范围。

总结

能量收集是运行物联网设备的一个重要概念。伴随着物联网的不同技术进步，如使用5G的更快的互联网，随着区块链技术的发展而增加的安全性，人工智能和机器学习网络的发展以实现流程自动化，发射器的更小尺寸，微芯片，以及低能量蓝牙5.3或更大的发展等，能量采集也不能被忽略。这些较小的部分聚集在一起，形成一个可自我维持的强大物联网自动化，最终导致Web4应用。