近年來，一直不乏宣傳物聯(lián)網(wǎng)的推動者。他們都談到了這項技術的巨大潛力以及其可以為社會帶來的諸多好處——更高效的工業(yè)流程、解決交通擁堵、通過智能農(nóng)業(yè)提高作物產(chǎn)量、通過數(shù)字健康改善患者的生活質量等等。雖然所有這些聽起來都是積極的，但不可否認的是，大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的部署所需的時間比許多人預期的要長。

這仍然存在一些障礙，一些與所采用的技術有關，另一些則更以后勤為基礎。因此，迄今為止主要的實現(xiàn)都是在一個相對較小的規(guī)模上。接下來，本文將探討如何克服這些障礙，從而創(chuàng)建精簡、成本效益和可持續(xù)的物聯(lián)網(wǎng)基礎設施。

目前阻礙物聯(lián)網(wǎng)應用的因素是什么?

物聯(lián)網(wǎng)實施進展慢于預期的原因有很多。其中最突出的是:

需要降低相關的硬件成本。大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點需要包含許多不同的組件，這會產(chǎn)生成本影響。通過控制基礎設施的前期財務支出，采用物聯(lián)網(wǎng)技術的意愿肯定會增加。能夠推出物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的企業(yè)/市政/組織的數(shù)量將會隨之擴大，從而導致更多的用例得到解決。物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點大小。物聯(lián)網(wǎng)硬件需要大量的組件，這引發(fā)了另一個問題。除了可觀的材料清單(BoM)成本之外，這還意味著節(jié)點可能相當龐大。也排除了它們在必須考慮空間限制的潛在應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用。因此，需要找到壓縮節(jié)點尺寸的方法，但不能限制這些節(jié)點的功能能力或縮短其運行壽命，因為它們沒有足夠的能量存儲可用。減少運營費用。必須認識到，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡只是一個開始。在此之后，需要持續(xù)努力來維護所有節(jié)點的運營。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡將負責處理的電子垃圾水平。這是另一個不容忽視的重要點。正如將看到的，除非采取適當?shù)拇胧┓乐惯@種情況發(fā)生，否則物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡會對環(huán)境產(chǎn)生巨大影響。

在開始實施物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡之前，組織了解網(wǎng)絡將代表的總擁有成本非常重要。應該將上面列出的第一點和第三點結合起來，以準確估計在該網(wǎng)絡的預計生命周期內的總成本。只有這樣才能評估投資是否合理。

電源問題

節(jié)點的供電方式對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡的總擁有成本有很大影響，影響B(tài)oM和隨后的運營費用。目前，絕大多數(shù)已部署的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點都依賴于鋰離子電池作為電源。

電池不僅占用了物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的電路板空間，使其無法實現(xiàn)已經(jīng)概述的更多空間有限的應用，且還有其他缺點。當然，電池的電量會隨著時間的推移而耗盡。

部署的硬件可以使用的時間段將由其功率預算決定。如果一個物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點每天需要進行很多數(shù)據(jù)傳輸，或者需要處理大量的處理工作流，那么這個成本就會更高。因此，其電池將持續(xù)更短的時間，并且電池將需要盡快更換。

如果一個組織的網(wǎng)絡由成千上萬的節(jié)點組成，電池的更換將是持續(xù)的，這就需要指派一個專門的維護團隊來完成這項任務。這將嚴重增加網(wǎng)絡維護費用。如果物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點位于偏遠地區(qū)，如在石化管道或智能農(nóng)業(yè)設施，，即使不是完全不可用，也會進一步加劇這一問題。在這種情況下，節(jié)點將難以到達。

環(huán)境方面

根據(jù)聯(lián)合國的數(shù)據(jù)，每年大約產(chǎn)生5000萬噸電子垃圾，其中只有一小部分(大多數(shù)估計為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。盡管其他電池化學物質有充足的回收機會，但鋰離子電池的回收活動仍然非常有限。目前被丟棄的鋰離子電池數(shù)量已經(jīng)被證明是有問題的，但隨著物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點變得越來越普遍，每年被丟棄的電池數(shù)量將呈指數(shù)級增長。

大多數(shù)行業(yè)分析師預測，整個物聯(lián)網(wǎng)部署將很快構成大量節(jié)點。例如，Statista在其最近的報告中表示，到2030年將有290億個物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點在運行。基于此(假設電池壽命為18-24個月)，僅物聯(lián)網(wǎng)每年就能產(chǎn)生100-150億個鋰電池價值的電子垃圾。

另一個應該提到的造成電子垃圾的因素是信用卡大小的運營商剩余的塑料，這些運營商用于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的用戶身份模塊(SIM)。通過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)境的角度來看，僅使用鋰離子電池為物聯(lián)網(wǎng)供電顯然是不切實際的，而且隨著物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡規(guī)模的增加，這種情況只會變得更糟。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。與其消耗電力儲存儲備，不如從周圍環(huán)境中持續(xù)提取能量。在某些情況下，熱梯度或振動將成為能源;在其他情況下，將使用incident。

與電池供電的安排不同，利用能量收集技術將大大降低物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡成本——無需購買新電池，也無需更換電池。此外，其還具有環(huán)保優(yōu)勢，不會通過電池處理產(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。負責監(jiān)督能量收集過程的電源管理集成電路(PMIC)是問題的核心。這些設備確保為物聯(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備，如超級電容器，以備以后使用。不幸的是，此類PMIC通常需要大量無源組件的支持，通常至少要100個。同樣，可用于該硬件的無線模塊通常太大且太貴，無法使其采購可行。

結論

毫無疑問，由于根本的實施問題，物聯(lián)網(wǎng)基礎設施的部署正在放緩。所需組件的數(shù)量使得物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點過于昂貴，無法解決許多未來的場景。而且，生成的節(jié)點大小通常太大，無法發(fā)揮作用。通過使用上述平臺，可以生產(chǎn)更好優(yōu)化的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點。這些節(jié)點將不依賴電池，具有更低的BoM成本、更小的外形尺寸和更少的環(huán)境影響，這些都是實現(xiàn)的關鍵優(yōu)勢。