يقال أن هذا هو عصر IOT(إنترنت كل شيء), والعديد من المنتجات متصلة بإنترنت الأشياء, ولكن هل يمكن توصيل كل شيء في العالم بالإنترنت حقًا?
من الواضح أن هذا مستحيل! العديد من الطرود السريعة, ملابس, إلخ. لديها متطلبات للإدارة عبر الإنترنت, لكن ليس لديهم حاليًا مؤهلات الوصول إلى إنترنت الأشياء.
لماذا هذا?
نحن نعلم أن كل كائن عبر الإنترنت يجب أن يحصل على دعم الكهرباء لدعمه لإكمال عملية جمع البيانات, الإرسال والحساب.
الوقت الحاضر, مع تطوير تقنية إنترنت الأشياء السلبي, من الممكن أن تنضم مثل هذه الأشياء إلى عالم الإنترنت.
قارئ iot R50 UHF قارئ محمول باليد
ما هو إنترنت الأشياء السلبي?
يشير ما يسمى بإنترنت الأشياء السلبي إلى إنترنت الأشياء بدون ملف “مصدر”. هذه “مصدر” يشير إلى مصادر الطاقة والطاقة.
ال “إنترنت الأشياء السلبي” التي حظيت باهتمام كبير الآن هي في الأساس العقد الطرفية السلبية. ليس لديهم أسلاك كهرباء وبطاريات مدمجة, لكن الحصول على الطاقة من البيئة. فمثلا, إنترنت الأشياء على أساس تقنية التقاط الطاقة الكهرومغناطيسية اللاسلكية. تلتقط محطات إنترنت الأشياء السلبية الطاقة وتجمعها عن طريق جمع موجات الراديو المنبعثة من جانب الشبكة لإكمال جمع البيانات, الإرسال والحوسبة الموزعة.
في الواقع, لقد تم اقتراح إنترنت الأشياء السلبي قبل بضع سنوات. انطلاقا من البيانات المتاحة, يمكن إرجاعها إلى 2014 مبكرا قدر الامكان 2014. أطلقت المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين المشروع الرئيسي رسميًا “النظرية الأساسية والتكنولوجيات الرئيسية لشبكات الاستشعار المنفعل” بمبلغ تمويل 3.5 مليون يوان. طريق أكثر واقعية.
ومع ذلك, في السنوات الأولى, اعتقد الكثير من الناس أن إنترنت الأشياء السلبي كان مجرد هراء. فلماذا تعتقد أنه ممكن الآن?
لأنه مع تقدم تكنولوجيا أشباه الموصلات, تم تخفيض استهلاك الطاقة للرقائق الطرفية إلى ميغاواط أو حتى أقل, إلى جانب التطوير المستمر لتكنولوجيا تحويل الطاقة, أصبح التقاط الطاقة واستخدام تكنولوجيا الاتصالات بعيدة المدى حقيقة واقعة.
لماذا نحتاج إلى إنترنت الأشياء السلبي?
في الحياة الحقيقية, تعودنا على وجود الكهرباء, ولا تشعر بالفرق القوي بين المنتجات النشطة والسلبية. ومع ذلك, لكل كائن في عالم إنترنت الأشياء, القوة لا غنى عنها. إنه بالنسبة لمحطة إنترنت الأشياء تمامًا مثل الهواء والماء للبشر.
يمكن للبشر الحصول على الهواء دون بذل الكثير من الجهد, ولكن قد لا تتمتع محطات إنترنت الأشياء بالطاقة.
على يدا واحدة, بسبب قيود التكلفة أو حجم المنتج, الكائن نفسه ليس لديه شروط لإمداد طاقة البطارية.
من ناحية أخرى, الكائنات ذات المتطلبات عبر الإنترنت محدودة بعوامل مثل توزيعها على نطاق واسع والحاجة إلى التحرك بمرونة, مما يجعل من الصعب استبدال البطاريات في العديد من محطات التطبيقات أو لا يمكن تشغيلها مباشرة بواسطة البطاريات.
من منظور اتجاه تطور اتصال إنترنت الأشياء, خاصة عند مواجهة الطلب على “عبر الانترنت” لعدد كبير من الأشياء, يجب أن تتحقق في “مبني للمجهول” شكل. وبالتالي, ستكون تقنية إنترنت الأشياء السلبية قوة دافعة رئيسية.
فيما يتعلق بإنترنت الأشياء السلبي, يمكن أن تكون مصادر الطاقة الخاصة به من الضوء, 4جي, 5إشارات G., إلخ, وحتى تشوه الأشياء يمكن أن يولد طاقة دقيقة لاستخدامها. وبالتالي, يمكن تقسيم تحقيق إنترنت الأشياء السلبي إلى الطرق الثلاث التالية:
الأول هو تجميع الطاقة الشمسية;
النوع الثاني هو توليد الطاقة من النوع المضغوط;
النوع الثالث هو تحويل طاقة الموجات الراديوية, الذي يجمع RFID, NFC, بلوتوث, 4جي, 5جي, WiFi وطاقة موجات الراديو الأخرى في البيئة المحيطة وتحويلها إلى طاقة كهربائية. هذه أيضًا هي الطريقة الأكثر قلقًا لإنترنت الأشياء السلبي, لأن جهاز إنترنت الأشياء الذي يعمل بشكل طبيعي يحتاج إلى العمل بشكل طبيعي, بالإضافة إلى الحصول على الطاقة العاملة, يحتاج أيضًا إلى نقل البيانات عبر إشارات الراديو. في هذا الطريق, لا تستطيع محطات إنترنت الأشياء السلبية الحصول على الطاقة فقط, ولكن أيضًا تنقل الإشارات, وفي نفس الوقت, يمكن أن تكون التكلفة والحجم منخفضين جدًا.
ما هي تطبيقات إنترنت الأشياء السلبية التي رأيناها?
على مدى السنوات القليلة الماضية, إن إنترنت الأشياء السلبي يتطور بصمت, ومؤخرا جذبت مرة أخرى انتباه الصناعة. ومن المعروف باسم جديد آخر “مخرج” في صناعة إنترنت الأشياء في 2021 بعد Cat.1.
هذا لا علاقة له بالتطور السريع لتقنيات الاتصال المختلفة. الوقت الحاضر, تم تمديد إنترنت الأشياء السلبي بشكل أكبر, توسيع الترابط السلبي القائم على البلوتوث, Wi-Fi, لورا, ملحوظة: إنترنت الأشياء, وتقنيات الاتصال 5G. النموذج في الشكل أدناه حول الارتفاع المستقبلي, تعد متطلبات اتصال إنترنت الأشياء ذات السرعة المتوسطة والمنخفضة نموذجًا نموذجيًا للغاية في الصناعة.
نحن نعلم أن ظهور LPWAN فتح رسميًا حقبة التطوير على نطاق واسع لإنترنت الأشياء الذي يعمل بالبطاريات, وحلّت طلب السوق على إنترنت الأشياء منخفض الطاقة مع عشرات المليارات من الاتصالات, وأصبحت نقاط الألم لمئات المليارات من إنترنت الأشياء السلبي المشكلة التالية التي تم حلها. بدأ الاهتمام بإنترنت الأشياء السلبي أيضًا. نتيجة ل, لقد تغير النموذج الموضح في الشكل أعلاه.
في حياتنا اليومية, نحن محاطون بإشارات الراديو المختلفة. على الرغم من أن الطاقة التي يمكن جمعها من خلال هذه الإشارات صغيرة جدًا, إنه كافٍ لعمل عدد كبير من عقد إنترنت الأشياء السلبية, ويمكن استخدام الإشارة لتحقيق عودة البيانات.
يمكن القول أن تقنية إنترنت الأشياء السلبية تعمل على توسيع قاعدة “هرم” اتصالات إنترنت الأشياء. وبالتالي, ما هي التطبيقات الموجودة في قاعدة هرم اتصال إنترنت الأشياء هذا?
إنترنت الأشياء السلبي على أساس RFID
في الوقت الحاضر, تقنية RFID هي تقنية إنترنت الأشياء السلبية الأكثر شيوعًا والأكثر استخدامًا, ومبدأه بسيط للغاية. عندما تكون علامة RFID قريبة من القارئ, يستقبل إشارة التردد اللاسلكي التي يرسلها القارئ, يولد تيار مستحث, ويحصل على الطاقة. من خلال هذه الطاقة القليلة التي تم جمعها, ترسل العلامة معلومات وتدرك التواصل مع القارئ.
في الوقت الحاضر, وصلت شحنة منتجات إنترنت الأشياء السلبية لهذا المخطط إلى مستوى عشرات المليارات في السنة. NFC, كنوع من RFID عالي التردد, أصبح تقريبًا تكوينًا قياسيًا في الهواتف الذكية, ويمكن أيضًا اعتباره تطبيقًا نموذجيًا لتقنية إنترنت الأشياء السلبي.
إنترنت الأشياء السلبي على أساس البلوتوث
يمكن أن تكمل علامات مستشعر Bluetooth منخفض الطاقة السلبية أيضًا عملية الاستشعار, التخزين والاتصال بدون مصدر طاقة. تجمع العلامة طاقة التردد اللاسلكي المحيطة لتزويدها بالطاقة, ويستخدم هذه الطاقة لإرسال بيانات رمز التعريف الفريد للعلامة وقراءات أجهزة الاستشعار. شركة ناشئة تدعى Wiliot, منتجها عبارة عن علامة مستشعر Bluetooth منخفضة الطاقة السلبية, لأنها لا تتطلب بطارية خارجية, لذا فإن حجم المنتج هو فقط حجم طابع بريدي, يمكن لصقها بسهولة على عناصر مختلفة.
إنترنت الأشياء السلبي على أساس WiFi
مبدأ هذا المخطط هو استخدام تقنية الاتصال العكسي لإشارة التردد الراديوي. عندما يرسل جهاز توجيه WiFi القريب إشارة تردد الراديو بقوة عالية نسبيًا, تمتص عقدة إنترنت الأشياء السلبية إشارة التردد الراديوي وتعدل معامل انعكاس الهوائي لنقل معلومات المستشعر.
تم تطوير هذه التكنولوجيا في وقت مبكر 2016 من قبل باحثين في كلية الهندسة الإلكترونية بجامعة واشنطن, ويسمى Passive WiFi. تستهلك عُقد WiFi السلبية 14.5 و 59.2 وات فقط عند نقل 1 ميجابت في الثانية و 11 ميجابت في الثانية, والتي يمكن أن تحقق مسافة عودة تبلغ 30 متر وحتى لديها قدرة اختراق جدار معينة.
إنترنت الأشياء السلبي على أساس LoRa
في 2017, اعتمد باحثون من كلية الهندسة الإلكترونية بجامعة واشنطن في الولايات المتحدة تقنية طيف الانتشار الخطي لتحسين إمكانات إرجاع العلامة السلبية والمتوافقة مع معدات Lora التجارية لتشكيل نظام تعديل انعكاس قائم على Lora. في الاختبار, نجح الباحثون في تحقيق تعديل انعكاس سلبي للعقدة من أي موضع مفصولة 475 متر بين مصدر الترددات اللاسلكية وجهاز الاستقبال, ونجحت في إرجاع معلومات المستشعر; عندما تكون العقدة المنفعلة ومصدر التردد اللاسلكي موجودين في نفس الموضع, المتلقي الأبعد يمكن أن تصل 2.8 كيلومترات.
إنترنت الأشياء السلبي على أساس 5G
لدعم إنترنت الأشياء السلبي من خلال الشبكات الخلوية 5G, تتمثل إحدى الصعوبات في كيفية حصول العقد الطرفية المنفعلة على الطاقة, والصعوبة الأخرى هي كيفية تحقيق التوصيل لمسافات طويلة, خاصة أن الأخير هو أكثر صعوبة. لأن الطاقة التي يتم الحصول عليها عن طريق الطرف الخامل من خلال طرق مختلفة ضعيفة للغاية, مسار العودة طويل جدًا, وسوف تتلاشى الإشارة بسرعة. في الوقت الحاضر, يمكن أن تجمع التكنولوجيا الأكثر تقدمًا في مرحلة المختبر بالفعل طاقة تردد الراديو 5G في نطاق تردد معين ضمن نطاق 180 أمتار, وجمع حوالي 6 واط من الكهرباء.
تخطيط إنترنت الأشياء السلبي في الداخل والخارج
في الوقت الحاضر, لا يزال البحث حول إنترنت الأشياء السلبي في مرحلته المبكرة. الطاقة الضعيفة وغير المستقرة من البيئة, عشوائية اكتساب الطاقة في العقد, إلخ, جعل اتصال عقد إنترنت الأشياء السلبية هشًا نسبيًا ويصعب الحفاظ على اتصال مستمر. كل هذا يقيد تطبيق إنترنت الأشياء السلبي.
ومع ذلك, لا يزال هناك عدد كبير من الشركات في الداخل والخارج تعمل بجد. كما ذكر آنفا, يعد RFID حاليًا أكثر تطبيقات إنترنت الأشياء السلبي استخدامًا ونضجًا.
