لاحاجه للبطاريات في المستقبل! مستقبل إنترنت الأشياء

دراسات توضح ان مع التطور المستمر لانترنت الأشياء سنصل الى مرحلة لاحاجه للبطاريات في المستقبل! مستقبل إنترنت الأشياء.

عندما شارك Ben Calhoun و Dave Wentzloff في تأسيس Everactive في عام 2012 ، كان المحللون وشركات التكنولوجيا يتوقعون زيادة هائلة في عدد الأجهزة المتصلة بالإنترنت ، والتي يشار إليها مجتمعة باسم إنترنت الأشياء (IoT). توقعت شركة IBM ، على سبيل المثال ، وجود 1 تريليون جهاز متصل بإنترنت الأشياء بحلول عام 2015.

لكن كالهون ووينتزلوف كانا يعرفان بشكل أفضل. أدرك الزوجان ، اللذان التقيا كطلاب دراسات عليا يبحثون عن دوائر منخفضة الطاقة للغاية في مجموعة أبحاث Anantha Chandrakasan في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، أن 1 تريليون جهاز تعني المهمة شبه المستحيلة المتمثلة في إدارة 1 تريليون بطارية للحفاظ على جميع المستشعرات اللازمة باستمرار جمع وتحليل وإرسال البيانات.

يقول وينتزلوف: "أدركت أنا وبن أنه لا توجد طريقة يمكن أن تحدث بها إسقاطات إنترنت الأشياء إذا كان يجب تشغيل جميع الأجهزة على البطاريات". "لقد بدأنا Everactive برؤية جماعية لتخليص عالم إنترنت الأشياء من البطاريات بينما نستهل الحقبة التالية من أنظمة الحوسبة ذاتية التشغيل."

في بيئة صناعية مثل مصنع التصنيع ، غالبًا ما توجد آلاف الأصول التي تتطلب اهتمامًا دقيقًا لضمان التشغيل الفعال. يجب أن يتدفق حل المراقبة الفعال في الوقت الفعلي باستمرار البيانات من كل نقطة من هذه النقاط للحفاظ على تدفق المعلومات في الوقت المناسب حتى يتمكن أصحاب المصلحة من الاستجابة بسرعة لأي مشكلات قد تعطل التشغيل أو تتلف المعدات أو تسبب مخاطر تتعلق بالسلامة وضررًا بيئيًا.

لكن من الصعب القيام بذلك على نطاق واسع. الحلول الحالية التي تعتمد على الاستشعار السلكي باهظة التكلفة لنشرها في جميع المواقع اللازمة لجعلها مفيدة. وينطبق الشيء نفسه على الحلول التي تعمل بالبطاريات ، لا سيما بالنظر إلى صراعنا الجماعي مع عمر بطارية قصير.

"لدينا عملاء في سياق التصنيع الصناعي يقولون إنهم يواجهون حاليًا مشكلة في الصيانة ، ولكن إذا استخدموا حلولًا تعمل بالبطاريات ، فإنهم يستبدلون مشكلة الصيانة الحالية بمشكلة صيانة مختلفة تتمثل في استبدال البطاريات باستمرار عبر آلاف الأجهزة ، "يقول كالهون.

تخيل الآن أن هذه المشكلة انتشرت في عالم حيث لدينا تريليون جهاز إنترنت الأشياء. حتى لو وصلنا إلى نقطة حيث لدينا بطارية إنترنت الأشياء بعمر 10 سنوات (الهدف الصناعي الحالي) ، فإننا نتطلع إلى تغيير أكثر من 270 مليون بطارية كل يوم.

بالإضافة إلى قيود البطارية ، تتفاقم مشكلات القياس من خلال تقنية الشبكات اللاسلكية الحالية. لتلبية احتياجات مصنع التصنيع بشكل فعال - ناهيك عن عالم 1 تريليون عقدة - نحتاج إلى شبكات استشعار عالية الكثافة للغاية للتواصل على نطاق طويل نسبيًا في جميع أنحاء البيئات التي تشتهر بأنها غير مضيافة للإشارات اللاسلكية.

يعمل ابتكار Everactive على حل هاتين المشكلتين ، بالتخلص في الوقت نفسه من البطارية وإعادة اختراع الشبكات اللاسلكية منخفضة الطاقة باستخدام تقنيتها المميزة: الدوائر المتكاملة منخفضة الطاقة للغاية.

نعم ، نفس التكنولوجيا التي بحثها كالهون ووينتزلوف كطلاب دراسات عليا في المعهد. نفس المجال الذي واصلوا العمل فيه كأساتذة في جامعتهم الجامعية ، جامعة فيرجينيا وجامعة ميشيغان ، على التوالي. في الواقع ، بعد الانتهاء من الدكتوراه في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا - كالهون في عام 2006 ووينتزلوف في عام 2007 - حافظوا على علاقات وثيقة وبدأوا في النهاية التعاون عبر حدود الجامعة هذه.

ركزت مجموعة Calhoun البحثية على الأنظمة الرقمية منخفضة الطاقة ، واستكشفت مجموعة Wentzloff الاتصالات منخفضة الطاقة. يوضح Wentzloff: "تتوافق مجالات اهتماماتنا المحددة بشكل جيد جدًا لتشكيل حلول كاملة ، لذلك بدأت مجموعاتنا في التعاون - وأصبح ارتباطًا وثيقًا للغاية".

عندما سعى المؤسسان الفنيان إلى توسيع شركتهما الناشئة ، استفادوا من مجموعة من طلاب الدكتوراه الجدد الذين لديهم خبرة في تطوير تقنيات النظام اللاسلكي على الرقاقة في المختبر. اليوم ، توسعت Everactive إلى فريق يضم ما يقرب من 90 خبيرًا في الصناعة وخبيرًا تقنيًا ، بما في ذلك العقول الموهوبة مثل Alice Wang ، التي انضمت إلى Calhoun و Wentzloff في عام 2018 بعد فترات ناجحة مع عمالقة الصناعة Texas Instruments و MediaTek. شبة أخرى من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، تعمل الآن كنائب رئيس للأجهزة لشركة Everactive ، وتوجه تصميم أنظمة السيليكون والأجهزة.

يقول Wentzloff: "نحن فخورون بشكل استثنائي بالفريق الذي طورناه". "أعتقد أن جزءًا كبيرًا من سبب استمرارنا في النجاح هو أننا قمنا بعمل رائع لإحاطة طلاب التكنولوجيا الأساسية لدينا بمجموعة واسعة من قادة الصناعة الموهوبين."

بفضل التقدم الذي حققته في الدوائر منخفضة الطاقة للغاية والاتصالات اللاسلكية ، تبيع Everactive حلول إنترنت الأشياء الصناعية كاملة المكدس المدعومة من Eversensors التي تعمل دائمًا ، وتحصد الطاقة حصريًا من البيئة المحيطة. يمكن أن تكون أجهزة الاستشعار

منتشرة على نطاق أوسع من الأجهزة التي تعمل بالبطارية ، وتكلفة تشغيلها أقل. في الطرف الآخر من نظامهم ، يحول Evercloud البيانات الجديدة إلى رؤى عالية القيمة وقابلة للتنفيذ.

أول منتج لهم هو جهاز مراقبة البخار. في مصنع صغير ، قد يكون هناك المئات من هذه الآليات ، في حين أن مصافي النفط والمواد الكيميائية الكبيرة غالبًا ما تكون موطنًا للآلاف منها.

قد يكون البخار تقنية قديمة ، لكنها موجودة في كل مكان من منظور الطاقة. ما زلنا نستخدمه في محطات الطاقة لدينا لتوليد الكهرباء وهو مصدر شائع للحرارة لمنازلنا ومبانينا.

يوضح كالهون: "تُعد Steam طريقة رائعة لنقل الطاقة في جميع أنحاء منطقة كبيرة ، وهذا هو سبب استمرار استخدامها عبر العديد من قطاعات التطبيقات وقطاعات التسويق". في شبكة توزيع البخار ، عندما يتم استخلاص الطاقة من البخار ، فإنها تتحول مرة أخرى إلى ماء. تعمل مصائد البخار كصمامات تسمح للمياه المكثفة بالخروج من النظام مع الاحتفاظ بالبخار بالداخل.

يمكن أن يؤدي فشلهم إلى إهدار الطاقة ، ووقت تعطل مكلف إذا كان يجب إيقاف العملية ، أو حتى انفجارات خطيرة. كما أن مراقبة الآلاف من محابس البخار بحثًا عن الأعطال ليست بهذه البساطة. يقول وينتزلوف: "بعض مصائد البخار مدفونة في الأرض ، وبعضها يقع على ارتفاع طابقين أو ثلاثة طوابق". "قد يكون من الصعب الوصول إليهم. ومن ثم ، فإن مشكلة الفحص اليدوي ".

ولكن يمكن نشر حل Everactive على كل مصيدة بخار في شبكة توزيع بخار لتقييم حالة النظام في الوقت الفعلي. هذا هو السبب في أن كبار اللاعبين في الصناعة مثل Armstrong International ، ثاني أكبر مصنع لمصائد البخار على مستوى العالم ، قد اختاروا الشراكة معهم. يقول كالهون: "لقد أعجب آرمسترونغ كثيرًا بما لدينا لتقديمه ، لدرجة أننا نعمل الآن معًا لتقديم خدمات مراقبة Everactive إلى السوق ، جنبًا إلى جنب مع الفخاخ البخارية الممتازة من Armstrong".

تكثر دراسات الحالة الناجحة ، وهو عامل رئيسي في تعيينهم في MIT STEX25. في العام الماضي فقط ، قاموا بنشر أجهزة الاستشعار الخاصة بهم في منشأة صناعية بها 1200 مصيدة بخار. لقد وفروا لهذا العميل ما يقرب من 2.5 مليون دولار من تكاليف الطاقة وحوالي 34000 طن متري من ثاني أكسيد الكربون ، "وهو ما يعادل حوالي 7000 سيارة ركاب يتم إخراجها من الطريق سنويًا" ، كما يقول وينتزلوف. كما أنهم تجنبوا خسارة 60 مليون جالون من مياه الصرف الصحي التي كان من الممكن أن تتسرب من خلال الفخاخ الفاشلة.

لكن الفضاء الصناعي ليس البداية والنهاية لـ Everactive. غالبًا ما يتم الحديث عن الإلكترونيات الاستهلاكية ، ولا سيما الأجهزة القابلة للارتداء ، عند مناقشة إنترنت الأشياء ، وهو موضوع على رادار Everactive. اللوجستيات هي مجال آخر يستكشفونه. من خلال إضافة تقنية التعريب إلى الجيل التالي من أجهزة الاستشعار ، يمكن أن تساعد Everactive على توفير القدرة على تتبع الأصول في أي مكان في جميع أنحاء العالم. "هناك قائمة غير محدودة بالصناعات والتطبيقات حيث يمكننا تطبيق هذه التكنولوجيا. يقول وينتزلوف: نحن متحمسون حقًا لما سيأتي في المستقبل.

في مواجهة جائحة الفيروس التاجي ، تعيد الشركات تقييم كيفية عملها وكيف ستعمل في المستقبل. مع انخفاض القوى العاملة ، لا سيما في إعدادات المصنع حيث يقوم عملاء Everactive ببناء منتجات أساسية للاقتصاد ، فقد أصبح فهم ما يحدث في الأماكن التي لا يسهل الوصول إليها أمرًا أكثر أهمية.

عازمة على تلبية هذه الحاجة ، تتوقع Everactive أن تلعب دورًا أساسيًا في قيادة الحلول ذاتية التشغيل لجعل المراقبة عن بُعد في كل مكان ممكنة. يقول كالهون: "في Everactive ، نؤمن بمستقبل تكون فيه جميع بيئاتنا وأصولنا خاضعة للمراقبة وذكية ، وقادرة على توفير المعلومات لأنظمة الحوسبة لجعل عالمنا أكثر كفاءة وأمانًا وأفضل للطريقة التي نعيش بها". "نريد أن نكون جزءًا من ذلك ، ونعتقد أن حلنا بدون بطارية هو الطريق الصحيح للمضي قدمًا."