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近年來(lái)，一直不乏宣傳物聯(lián)網(wǎng)的推動(dòng)者。他們都談到了這項(xiàng)技術(shù)的巨大潛力以及其可以為社會(huì)帶來(lái)的諸多好處——更高效的工業(yè)流程、解決交通擁堵、通過(guò)智能農(nóng)業(yè)提高作物產(chǎn)量、通過(guò)數(shù)字健康改善患者的生活質(zhì)量等等。雖然所有這些聽(tīng)起來(lái)都是積極的，但不可否認(rèn)的是，大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的部署所需的時(shí)間比許多人預(yù)期的要長(zhǎng)。
這仍然存在一些障礙，一些與所采用的技術(shù)有關(guān)，另一些則更以后勤為基礎(chǔ)。因此，迄今為止主要的實(shí)現(xiàn)都是在一個(gè)相對(duì)較小的規(guī)模上。接下來(lái)，本文將探討如何克服這些障礙，從而創(chuàng)建精簡(jiǎn)、成本效益和可持續(xù)的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。
目前阻礙物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的因素是什么?
物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施進(jìn)展慢于預(yù)期的原因有很多。其中最突出的是:
需要降低相關(guān)的硬件成本。大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)需要包含許多不同的組件，這會(huì)產(chǎn)生成本影響。通過(guò)控制基礎(chǔ)設(shè)施的前期財(cái)務(wù)支出，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的意愿肯定會(huì)增加。能夠推出物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)/市政/組織的數(shù)量將會(huì)隨之?dāng)U大，從而導(dǎo)致更多的用例得到解決。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)大小。物聯(lián)網(wǎng)硬件需要大量的組件，這引發(fā)了另一個(gè)問(wèn)題。除了可觀的材料清單(BoM)成本之外，這還意味著節(jié)點(diǎn)可能相當(dāng)龐大。也排除了它們?cè)诒仨毧紤]空間限制的潛在應(yīng)用中使用的重要比例，如可穿戴在身上或需要安裝在緊密外殼中的應(yīng)用。因此，需要找到壓縮節(jié)點(diǎn)尺寸的方法，但不能限制這些節(jié)點(diǎn)的功能能力或縮短其運(yùn)行壽命，因?yàn)樗鼈儧](méi)有足夠的能量存儲(chǔ)可用。減少運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。必須認(rèn)識(shí)到，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)只是一個(gè)開(kāi)始。在此之后，需要持續(xù)努力來(lái)維護(hù)所有節(jié)點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將負(fù)責(zé)處理的電子垃圾水平。這是另一個(gè)不容忽視的重要點(diǎn)。正如將看到的，除非采取適當(dāng)?shù)拇胧┓乐惯@種情況發(fā)生，否則物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。
在開(kāi)始實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)之前，組織了解網(wǎng)絡(luò)將代表的總擁有成本非常重要。應(yīng)該將上面列出的第一點(diǎn)和第三點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，以準(zhǔn)確估計(jì)在該網(wǎng)絡(luò)的預(yù)計(jì)生命周期內(nèi)的總成本。只有這樣才能評(píng)估投資是否合理。
電源問(wèn)題
節(jié)點(diǎn)的供電方式對(duì)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的總擁有成本有很大影響，影響B(tài)oM和隨后的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。目前，絕大多數(shù)已部署的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)都依賴(lài)于鋰離子電池作為電源。
電池不僅占用了物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電路板空間，使其無(wú)法實(shí)現(xiàn)已經(jīng)概述的更多空間有限的應(yīng)用，且還有其他缺點(diǎn)。當(dāng)然，電池的電量會(huì)隨著時(shí)間的推移而耗盡。
部署的硬件可以使用的時(shí)間段將由其功率預(yù)算決定。如果一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)每天需要進(jìn)行很多數(shù)據(jù)傳輸，或者需要處理大量的處理工作流，那么這個(gè)成本就會(huì)更高。因此，其電池將持續(xù)更短的時(shí)間，并且電池將需要盡快更換。
如果一個(gè)組織的網(wǎng)絡(luò)由成千上萬(wàn)的節(jié)點(diǎn)組成，電池的更換將是持續(xù)的，這就需要指派一個(gè)專(zhuān)門(mén)的維護(hù)團(tuán)隊(duì)來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)。這將嚴(yán)重增加網(wǎng)絡(luò)維護(hù)費(fèi)用。如果物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，如在石化管道或智能農(nóng)業(yè)設(shè)施，，即使不是完全不可用，也會(huì)進(jìn)一步加劇這一問(wèn)題。在這種情況下，節(jié)點(diǎn)將難以到達(dá)。
環(huán)境方面
根據(jù)聯(lián)合國(guó)的數(shù)據(jù)，每年大約產(chǎn)生5000萬(wàn)噸電子垃圾，其中只有一小部分(大多數(shù)估計(jì)為15%到18%)被回收利用。在產(chǎn)生的電子垃圾中，電池占很大比例。盡管其他電池化學(xué)物質(zhì)有充足的回收機(jī)會(huì)，但鋰離子電池的回收活動(dòng)仍然非常有限。目前被丟棄的鋰離子電池?cái)?shù)量已經(jīng)被證明是有問(wèn)題的，但隨著物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)變得越來(lái)越普遍，每年被丟棄的電池?cái)?shù)量將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。
大多數(shù)行業(yè)分析師預(yù)測(cè)，整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)部署將很快構(gòu)成大量節(jié)點(diǎn)。例如，Statista在其最近的報(bào)告中表示，到2030年將有290億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行。基于此(假設(shè)電池壽命為18-24個(gè)月)，僅物聯(lián)網(wǎng)每年就能產(chǎn)生100-150億個(gè)鋰電池價(jià)值的電子垃圾。
另一個(gè)應(yīng)該提到的造成電子垃圾的因素是信用卡大小的運(yùn)營(yíng)商剩余的塑料，這些運(yùn)營(yíng)商用于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的用戶(hù)身份模塊(SIM)。通過(guò)用直接集成的替代卡取代傳統(tǒng)的SIM卡，可以避免這種塑料堆積。
遵循能量收集策略
從成本和環(huán)境的角度來(lái)看，僅使用鋰離子電池為物聯(lián)網(wǎng)供電顯然是不切實(shí)際的，而且隨著物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的增加，這種情況只會(huì)變得更糟。這就是為什么能量收集在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中被證明如此感興趣的原因。與其消耗電力儲(chǔ)存儲(chǔ)備，不如從周?chē)h(huán)境中持續(xù)提取能量。在某些情況下，熱梯度或振動(dòng)將成為能源;在其他情況下，將使用incident。
與電池供電的安排不同，利用能量收集技術(shù)將大大降低物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)成本——無(wú)需購(gòu)買(mǎi)新電池，也無(wú)需更換電池。此外，其還具有環(huán)保優(yōu)勢(shì)，不會(huì)通過(guò)電池處理產(chǎn)生電子垃圾。
到目前為止，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的能源收集在一定程度上受到組成組件成本的阻礙。負(fù)責(zé)監(jiān)督能量收集過(guò)程的電源管理集成電路(PMIC)是問(wèn)題的核心。這些設(shè)備確保為物聯(lián)網(wǎng)硬件提供最佳電流，并確保有足夠的電流流向可充電儲(chǔ)備，如超級(jí)電容器，以備以后使用。不幸的是，此類(lèi)PMIC通常需要大量無(wú)源組件的支持，通常至少要100個(gè)。同樣，可用于該硬件的無(wú)線(xiàn)模塊通常太大且太貴，無(wú)法使其采購(gòu)可行。
結(jié)論
毫無(wú)疑問(wèn)，由于根本的實(shí)施問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的部署正在放緩。所需組件的數(shù)量使得物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)過(guò)于昂貴，無(wú)法解決許多未來(lái)的場(chǎng)景。而且，生成的節(jié)點(diǎn)大小通常太大，無(wú)法發(fā)揮作用。通過(guò)使用上述平臺(tái)，可以生產(chǎn)更好優(yōu)化的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)將不依賴(lài)電池，具有更低的BoM成本、更小的外形尺寸和更少的環(huán)境影響，這些都是實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)。
