无线电力革新现代制造：效率、安全与增长

现代制造工厂正以前所未有的速度“无线化”。在一些人称为“工业4.0”的革命中，工厂正在实施工业物联网（IIoT）技术，允许采用实时、数据驱动的方法和策略。而在车间现场，无线技术比以往任何时候都更普及、更有利可图。

但新集成形式带来新挑战。随着IIoT技术日益普及，制造商需要解决一组不同的问题。这些新设备需要电力，且并不总是清楚如何有效供电。为应对这一挑战并将工业4.0革命推向顶峰，制造工厂正转向远距离无线充电。

动态需求

随着数据和分析对制造业变得更关键，越来越多工厂主部署设备和技术以最大化效率、速度和质量。许多依赖以下设备：

资产追踪器。 制造和配送中心可能是巨大、蔓延的园区。随时知道库存位置是个挑战。资产追踪器是设计用于解决此问题的小型设备，利用直观、不显眼的技术。有了资产追踪器，制造商可即时确定追踪物品在任何时刻的位置。
手持扫描枪。 团队成员用这些设备在生产过程中扫描物品：收货、装配、质检、发货等。手持扫描枪设计灵活，可编程扫描多种用途。
IIoT传感器。 现代制造系统使用各种传感器执行主要功能。例如，这些传感器可监测压力或温度、叉车活动或机械臂速度。有时传感器直接内置于设备中，其他时候可后期安装以增加灵活性。
移动工作站。 许多制造环境中，团队成员可分配到灵活、可移动的工作站。每个工作站通常包含高度可调工作台面，可定制提供日常任务所需的工具、集成和功能。

通过使用IIoT无线技术，这些不同设备能无缝通信。“不仅关乎传感器和数据传导，”通用电气数字电力首席官Steven Martin说，“关乎理解价值，并基于经济现实做出如何优化硬件的决策。”

车间有一个普遍需求：电力。确实，直到蒸汽机出现，工厂本身才成为常见建设模式。虽然电源形式变了，但概念相同。

绝大多数这些物联网设备便携且灵活。制造商可根据情况将设备放置在需要的位置或保持手持。为保持这些设备供电，车间转向高效电池作为解决方案，或尝试布线和电源线。

但长期来看，即使强力电池也有明显缺点：

成本。 许多制造商可能有大量设备，从手持扫描枪到资产追踪器。如果每个设备都需要更换电池，相关成本可能天文数字。
停机时间。 电池需更换或充电。此时相关设备无法使用，产生显著机会成本。
电量有限。 即使最高效电池也只能提供有限电量。依赖有限电量会限制设备能力。制造商可能无法在仅靠电池供电的车间充分利用物联网。仅靠电池设计运行的设备可能不具备现代制造所需能力。例如，制造商可能希望传感器每15分钟上报一次，但电池管理可能将数据传输限制为每60分钟一次。这会影响装配线整体效率或任何数据驱动方法的有效性。

一些制造商转向替代能源缓解这些能源担忧。迄今最流行的选项是太阳能电池板，但它也有主要缺点。首先，太阳能电池板只能从电照明获取有限能量。其次，电池板尺寸通常受其供电设备表面积限制（设备日益紧凑）。

越来越多制造商转向创新技术解决此问题：远距离无线电力。通过使用远距离传输的能量，现代远距离无线充电系统可安全高效地为各类设备供电——不干扰生产优先级——并释放工业4.0的全部潜力。

技术原理：主发射器定期安装在工厂或工作场所。任何需要电力的设备均可通过简单的无线电力接收器接入充电网络。

远距离无线电力有多种候选技术，但非常有前景的是使用红外光。这种不可见能源可安全高效地远距离传输大量电力，为制造商提供几大关键优势：

远距离。 充电信号可跨越工厂车间或大型仓库传输。
安全。 红外光在自然界和电视遥控器等日常设备中普遍存在，安全性极佳：可在远低于消费和工业安全限值的情况下传输有意义的能量水平。
功率。 无线电力提供源源不断的能量，制造商可使用功耗更大的设备，提高上报频率，增加本地传感器智能等。
集成。 IIoT设备旨在多方面助力制造，尤其利于数据收集和利用。但电池或有线电源碍手碍脚时这很难。远距离无线技术可轻松集成到现有系统，使任何制造商安装简便。
灵活性。 与连接静态电缆不同，传感器可在企业内自由移动，几乎随处接收能量。

对于寻求保持流程精益、敏捷和盈利的制造商，无线充电呈现几大强劲效益：

节省时间和金钱。 换电池耗费时间和金钱——不仅指机会成本（需换电池的设备不参与制造过程），也指绝对成本。无线充电有助大幅降低两者。
更大灵活性。 使用无线充电的设备可为制造商提供显著敏捷性和定制化提升。设备不受充电插座邻近度或弱无线信号限制。有了无线充电，设备可置于充电发射器视线范围内的任何位置并仍接收电力。这意味着制造商可基于装配需求和流程放置设备。
增加传感器能力。 许多设备能力因功耗而受限。引入远距离无线充电后，制造商可投资功能更强的传感器。有时意味着能更频繁追踪温度、压力或流量。其他情况下，可能仅意味着更大范围或更多集成。这种性能需要电力，而无线充电能产生必要能量以提升性能。

有了远距离无线充电，制造商可专注于利用IIoT创新——并为数据驱动的未来定制车间。

Yuval Boger是Wi-Charge首席营销官。

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