无线技术虽然普遍，但其发射器设计、位置选择、效率最大化以及系统行为验证，都是需要复杂工程解决方案的挑战。不可回避的布线成本，不仅提高了IIoT和工业4.0的实施门槛，也对智能电网和智慧城市建设构成了阻碍。大规模的传感器部署需要复杂且成本高昂的布线基础设施，安装周期长，对业务运营影响大。
TransferFi开发了一种名为TFi Turin-1的无线电源网络（WPN）平台，它能够以有限的循环时间，可靠地替代电源线或电池。该平台通过使用射频技术，特别适合于远场应用，能够自动化远场无线电力网络的实际使用和部署。
无线电力传输（WPT）技术分为近场和远场两大类，各自具有不同的优势和局限性。近场技术通过感应耦合或电容耦合在短距离上传输能量，而远场技术则通过电磁辐射，如微波或激光束，实现更远距离的能源传输。在物联网应用中，通过射频传输的WPT技术越来越受欢迎。波束成形技术，作为WPT的关键，能够提供高质量的信号，而不需要增加传输功率。
TransferFi的TFi Turin-1平台，配备了一个自动校准系统，可以根据接收器的位置和应用程序负载来优化定位、分时和信号。该平台由TFi网关和各种传感器的TFi Sense单元组成，使用远场RF无线功率传输供电，并与50米范围内的设备进行通信。
TransferFi的联合创始人Aashish Mehta表示，他们的系统级架构专为工业物联网应用设计，使用波束成形和信号优化算法，将波束精确聚焦到目标设备上。这种技术不仅提高了连接的速度和可靠性，而且随着5G技术的普及，波束成形技术也得到了进一步的提升。
波束成形技术的核心在于通过多个天线发送信号，产生建设性的干扰，从而将信号精确引导到目标设备。这种方法比向各个方向发射信号更高效，同时减少了信号拦截的干扰。虽然实现高效波束成形需要复杂的计算资源，但随着硬件和软件的不断进步，这些限制正在逐步被克服。
TFi WPN IIoT平台设计为与硬件和应用程序无关，适用于任何具有合适硬件类型的应用程序。当前的产品主要用于状态监测、智能楼宇自动化以及环境传感。TransferFi正与多个行业的跨国公司合作，以推动工业4.0、智能建筑和智能电网的发展。
未来，大规模部署传感器将不再需要复杂的布线基础设施，TFi WPN平台提供的非侵入式部署方式，将大大降低布线基础设施的复杂性，为物联网的发展开启新的篇章。
建立工业物联网 （IIoT） 传感器网络需要附加成本，超过 60% 的成本与布线和安装有关。虽然无线数据传输可以帮助消除一些布线，但通过添加无线技术进行电力传输可以避免更多的布线。初创公司 TransferFi 正在为 50 米（约 165 英尺）距离的工业物联网传感器网络开发新的无线充电解决方案。
无线技术是众所周知的，但发射器的设计、它们的位置、最大化效率的可能性以及验证整个系统的行为是需要使用复杂工程解决方案的复杂挑战。不可避免的布线成本不仅增加了 IIoT 和工业 4.0 的障碍，也增加了智能电网和智慧城市的障碍。大规模传感器安装需要复杂的布线基础设施，成本高昂且安装时间长。
TransferFi 开发了 TFi Turin-1 无线电源网络 （WPN） 平台，该平台可以实现可靠的实施，以有限的循环时间替换电源线或电池。
TransferFi 联合创始人兼首席执行官 Aashish Mehta 表示：“我们的 TFi WPN IIoT 系统级架构专为工业物联网应用而设计，这些应用确实需要一个可容纳多个目标的远程无线电源网络。” “我们使用射频，因为它更适合远场/远程应用。所有这一切都可以通过 Turin 平台实现商业化，因为它可以自动化远场无线电力网络的实际使用和可部署性。”
无线电力传输
无线电力传输 （WPT） 技术分为两大类：近场和远场。它们各有优缺点。
近场非辐射技术最适合通过磁场通过线圈之间的感应耦合或电场通过金属电极之间的电容耦合在短距离上传输能量。电感耦合是当今使用最广泛的无线技术。
远场、辐射场技术（也称为功率束）包括通过电磁辐射（例如微波或激光束）传输功率。这些技术可以将能量传输到更长的距离，但必须针对接收器。波束成形技术用于改善波束的聚焦。
通过专用射频 （RF） 传输的 WPT 在物联网应用中越来越流行。波束成形是 WPT 技术的圣杯，因为它允许向接收器提供更高质量的信号，而无需增加传输功率。为了获得足够的波束，发射机必须配备大量天线，用于自适应波束形成并控制波束能量聚焦的方向。
无线电力传输框图
TFi Turin 1
TransferFi 创建了一个自动校准系统，可根据接收器目标的位置和应用程序负载优化定位、分时和信号。
当前平台由 TFi 网关和带有各种传感器的 TFi Sense 单元组成。TFi 网关使用远场 RF 无线功率传输来供电，并与最远 50 米范围内的 TFi Sense 设备进行数据通信。
“我们已经创建了波束成形和信号优化算法，以将波束聚焦到目标设备上，”Mehta 说。“我们一直在使用优化传输和接收端的算法来研究整体系统级架构。我们的专利专注于以下领域：优化射频到直流转换和精确的波束形成角度；使用TFi一键校准和分时软件缩短部署时间；并通过 16 通道 TFi 网关增强光束聚焦。”
波束成形是一种将无线信号引导到特定接收设备而不是将信号传播到其他方向的过程。与避免使用波束成形技术相比，由此产生的更直接的连接更快、更可靠。近年来，由于 5G 的普及，波束成形技术得到了发展。
做到这一点的一种技术涉及使用几个非常接近的天线，所有天线都在稍微不同的时间传输相同的信号。重叠波会在某些区域产生建设性的（使信号更强）干扰，而在其他区域产生破坏性的（使信号更弱或无法检测到）。如果操作正确，此波束成形过程可以将信号引导到您希望它去的地方。
波束成形以提高效率
当前用于工业物联网的 TFi 系统
聚焦光束不仅比向各个方向发射光束更有效，而且该技术可以减少那些试图拦截其他信号的人所受到的干扰。限制可能在于执行复杂计算任务以实现最佳效率的计算资源。但是硬件和软件资源的不断改进可以弥补这些限制。
“总的来说，Turin 平台设计为与硬件和应用程序无关，因此它可以用于任何具有合适硬件类型的应用程序，”Mehta 说。“当前发布的产品 TFi WPN IIoT 旨在用于状态监测、智能楼宇自动化和用于环境传感的热图（用于服务器机房和冷藏室）。我们正在与工业自动化、半导体、物流和汽车领域的跨国公司合作。”
工业 4.0、智能建筑和智能电网等未来工业概念需要大规模部署传感器，这需要复杂的布线基础设施，部署时间长，停机时间成本高昂损害业务。对于当前的有线传感器部署，大部分部署时间都浪费在安装和布线上，这消耗了传感器部署总预算的 60% 以上。TFi WPN 平台提供非侵入式传感器部署，降低布线基础设施的复杂性。
审核编辑：郭婷
