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三种增长无线物联网设备电池使用寿命的方法

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  说起功耗其实是一个很复杂的问题,很多部署完成的设备就会因为功耗问题发生各种意外,特别是在部署数千台甚至是更多的设备时。例如,部署现场的网络连接条件不同,就可能会导致某些设备的功耗要高于预期的功耗,从而缩短其使用的寿命。

  为成千上万台的无线设备更换电池是一件非常麻烦而且成本很高的事,因此,这些设备电池的使用寿命就显得非常的重要。

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  在本文中,我们将介绍三种改善无线物联网设备电池使用寿命的方法:

  ▲使用大容量电池增加电量

  ▲智能休眠,功耗更低

  ▲持续供电

  一、使用大容量电池增加电量

  有时候,简单、粗暴是最好的解决方案。添加大容量电池无疑是延长使用寿命的明显做法——更大电池可提供更多能量。

  物联网设备的常见电池类型是CR2032纽扣电池和7号电池。这两种电池都易于获得,这意味着它们可以很容易地大量购买。但它们并不是唯一选择。

  外形稍大一点的CR2450和CR2477纽扣电池比CR2032纽扣电池拥有更多的能量,不过价格稍贵一些。但CR2477纽扣电池在日常商店中并不常见,甚至在电子设备卖场也很难买到。

  7号或更大些的5号电池也具有易于获得的优势,并且可以在日常商品中很容易买到。

  就电池容量而言,CR2032纽扣电池为250毫安,仅为CR2450的一半,而CR2477电量通常高达1000毫安。

  根据应用的不同,250毫安的CR2032纽扣电池的使用寿命可以以年为单位,但这在很大程度上取决于设备收集或发送数据的方式和总量。

  二、智能休眠,功耗更低

  无论电池类型如何,物联网设备都会消耗能量,而能量消耗将直接影响设备的使用寿命,因此,尽可能少地消耗能量至关重要。

  但是,优化无线物联网设备的能耗非常困难,因为有许多因素会影响能量的消耗方式,并且这些因素可能会随着时间推移而变化。

  硬件—组件级

  优化能耗的第一步是选择节能的硬件组件。大家熟悉的物联网系统,如Arduino和Raspberry Pi,尚未针对能耗进行优化。它们倾向于使用更大的功率,因此通常不适合于现实世界中的大规模物联网部署。选择组件的关键是检查产品手册,以了解手册中标注的功耗量。

  然而,产品手册中列出的功耗并不代表实际功耗,因为最终功耗取决于设备的使用方式。例如,每天仅使用几次的高功耗传感器可能会比始终开启的低功耗传感器耗能更少。

  确定硬件实际功耗的唯一方法是对其进行测量分析。理想情况下,应在系统以预期方式运行时进行测量分析。

  我们发现执行此类功耗测量分析的最佳工具是Otii Arc。它可以提供硬件功耗的详细视图,并可以找出能量消耗的真正原因。

  软件—设备级

  就能效而言,软件是重中之重,因为无论硬件多么节能,最终都是由软件来控制。如果软件没有充分利用硬件,则所有希望都将破灭。

  该软件不仅控制传感器等外部设备,而且还控制运行该软件的无线连接和微处理器。当硬件经过优化以达到高效节能的程度时,软件的休眠排程就变得极为重要。如果软件能够使这些设备尽可能多地休眠,那么它将使设备的使用寿命延长一倍甚至是两倍。

  微处理器上的操作系统以秒为单位来控制系统的休眠时间,但有时也需要更大范围的排程,例如,在我们最近的一次物联网部署中,设备仅需要在白天使用。这意味着设备可以在晚上进入深度休眠并完全关闭所有功能,这将使使用寿命翻倍。

  三、持续供电

  说起功耗其实是一个很复杂的问题,很多部署完成的设备就会因为功耗问题发生各种意外,特别是在部署数千台甚至是更多的设备时。例如,部署现场的网络连接条件不同,就可能会导致某些设备的功耗要高于预期的功耗,从而缩短其使用的寿命。

  如果能够及早的发现出有问题的设备,也就意味着我们能够尽早的更换这些有问题的设备的电池,从而降低数据丢失的风险。

  智能功耗监测系统使我们能够从所有的设备中收集功耗数据,一旦发现有任何功耗高于预期的设备。这些设备就会在用户界面中进行显示,从而使操作员可以在问题出现之前对其进行定位和修复。


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