無(wú)需需電池，能量采集技術(shù)魅力足

能量采集(energy harvesting)技術(shù)的發(fā)展至少已有20年的歷史，適合應(yīng)用在建筑物監(jiān)控、量測(cè)工具，以及安裝在不容易拆卸之處、專(zhuān)門(mén)監(jiān)測(cè)建筑物結(jié)構(gòu)狀態(tài)等方面的所謂“永久性裝置(perpetual devices)”。由于應(yīng)用廣泛，該技術(shù)也逐漸受到產(chǎn)業(yè)界的重視。

那些永久性裝置的關(guān)鍵特性，就是他們能無(wú)限期執(zhí)行任務(wù)，而且使用者不用擔(dān)心換電池的問(wèn)題。在美國(guó)加州嵌入式系統(tǒng)會(huì)議(Embedded Systems Conference)期間的一場(chǎng)能量采集技術(shù)座談會(huì)上，與會(huì)者針對(duì)二十年來(lái)該技術(shù)的發(fā)展歷程分享了不少意見(jiàn)；多數(shù)人都認(rèn)為，無(wú)線與低功耗電子組件的發(fā)展，以及傳感器、MEMS等組件的演進(jìn)，是對(duì)今日能量采集技術(shù)造成基礎(chǔ)性變革的因素。

德州儀器(TI)的工程經(jīng)理Dave Freeman表示，低功耗電子組件與無(wú)線技術(shù)的發(fā)展，讓能量采集技術(shù)打開(kāi)在許多應(yīng)用領(lǐng)域的“能見(jiàn)度”。伊利諾大學(xué)(University of Illinois)副教授Patrick Chapman也同意，由于無(wú)線通訊組件的功耗越來(lái)越低，是讓小型能量采集裝置終于找到“用武之地”的主要因素。

自動(dòng)化解決方案供貨商EnOcean的應(yīng)用工程師Eugene You補(bǔ)充指出，無(wú)線組件的成本越來(lái)越低、讓永久性裝置的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，這也是量采集技術(shù)日益蓬勃發(fā)展的原因。電池制造商Cymbet的行銷(xiāo)副總裁Steve Grady還表示，使用能量采集裝置也會(huì)需要電力儲(chǔ)存設(shè)備，例如該公司正在開(kāi)發(fā)的一種長(zhǎng)壽命薄膜電池。

但無(wú)論是哪一種新技術(shù)，都需要有大量需求來(lái)推波助欄，才能降低技術(shù)的成本，并使該技術(shù)成為廣泛應(yīng)用的主流；而能量采集技術(shù)的“殺手級(jí)應(yīng)用”為何？

MEMS技術(shù)專(zhuān)家Perpetuum的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)總監(jiān)Keith Abate認(rèn)為，答案是無(wú)線應(yīng)用；TI的Freeman則指出，許多不同應(yīng)用的“無(wú)線感測(cè)網(wǎng)絡(luò)”將會(huì)推動(dòng)能量采集技術(shù)的普及。而Cymbet的Grady將智能建筑(smart buildings)與智能監(jiān)測(cè)(intelligent monitoring)方案視為能量采集技術(shù)的殺手級(jí)應(yīng)用：“我認(rèn)為各種經(jīng)濟(jì)振興方案將有助于增加能量采集技術(shù)的應(yīng)用。”

伊利諾大學(xué)的Chapman透露，最近的技術(shù)新進(jìn)展讓MEMS傳感器未來(lái)可能變成具備能量采集技術(shù)的組件；而他認(rèn)為，可能需要植入人體的醫(yī)療傳感器應(yīng)用會(huì)是上述這類(lèi)能量采集組件的殺手級(jí)應(yīng)用。而能量采集技術(shù)應(yīng)用的“圣杯”，也就是該技術(shù)與無(wú)線組件或傳感器的結(jié)合。

透過(guò)能量采集裝置的協(xié)助，一套系統(tǒng)能收集/處理信息、或是傳送并分析其內(nèi)容；而這類(lèi)信息的共通性也是一個(gè)需要關(guān)注的議題。對(duì)此Cymbet的Grady則認(rèn)為，在該領(lǐng)域使用網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議(IP)是合適的，如此一來(lái)，收集自不同無(wú)線感測(cè)網(wǎng)絡(luò)的資料就能整合在一起。

不過(guò)使用IP的問(wèn)題在于，這對(duì)無(wú)線組件的耗電量太大，此外如果使用IP，就需要為成千上萬(wàn)個(gè)傳感器都指定一個(gè)IP地址。而針對(duì)各種無(wú)線感測(cè)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的工作，目前還僅在起步階段。

Grady表示，無(wú)線感測(cè)網(wǎng)絡(luò)可使用的技術(shù)，包括Wi-Fi、藍(lán)牙(Bluetooth)、ZigBee等等；但若缺乏共通性，恐怕難以形成真正的能量采集殺手級(jí)應(yīng)用。