ユビキタスセンシングに対するバッテリーの障害の克服—最後に

セルフパワーセンサーがゲームチェンジャーである理由

オブジェクトにインターネット経由でデータを送信できるコンピューティングデバイスを装備することは、企業の運営と個人の生活に革命をもたらすことを何年にもわたって約束してきました。モノのインターネット（IoT）は、スマートフォン、接続されたサーモスタット、ウェアラブルフィットネストラッカー、さらには飲酒習慣を監視するウォーターボトルなど、私たちの個人的な生活に明らかに影響を与えていますが、専門家が予測したよりも、ユビキタスへの到達ははるかに遅くなっています。産業ビジネスの間で定着するのは予想よりも遅い。

兆電池の問題

2012年、 IBMは2015年までに1兆台の接続デバイスを予測しました 。世界はその数に近づきませんでした。 IBMの1兆台のデバイス予測の影響の1つはボリュームです。これは、1兆台のIoTセンサーがデータを収集、分析、送信し続けるために必要な1兆個のバッテリーです。バッテリーの寿命は、これまでのほとんどの革新の焦点でした。 2017年京都シンポジウムで発表されたVLSI回路に関する論文では、IoTデバイスのバッテリー寿命を延ばすために業界が取り組んでいる新しい方法について説明しています。

業界が最終的に、平均的なIoTバッテリーの寿命を10年にするという目標を達成したと仮定しましょう。 1兆台のデバイスの世界では、毎日何個のバッテリーを交換する必要がありますか？答え：273,972,603。さらに悪いことに、業界がその目標を達成できず、バッテリーの寿命が2年しかない場合、地球上のすべての人（74億人全員）が5日ごとにバッテリーを交換していることを意味します。

毎日10億個以上のバッテリーを交換することはできません。最良のシナリオでも、1兆のIoTデバイスに電力を供給するためには、毎日2億7400万個のバッテリーを交換する必要があります。そしてそれは、それらのバッテリーがすべて10年の平均寿命に達していることを前提としています。明らかに、これは実行可能な計画ではありません。

昼食前に最初の1億3700万個の電池を交換できますか？

これを、実際に自分のビジネスでIoTをどのように活用できるかを反映した現実の言葉で表現しましょう。

施設全体に10,000台の産業用IoTデバイスを配備するとします。センサーは、機械や機器の健全性とパフォーマンスに関するリアルタイムデータを送信し、さまざまなセクターの温度と空気の質を監視し、蒸気システム、HVACシステム、およびその他の重要なインフラストラクチャのステータスを中継するためにリークされました。

これらの10,000個のバッテリーの平均寿命が5年であるという楽観的な考えを想定すると、チームは毎年約2,000個のバッテリー、つまり毎日約5個のバッテリーを交換します（家庭用煙探知器の問題を考えてみてください。ただし、ステロイドの場合）。話しているデバイスの種類にもよりますが、バッテリー自体の交換には、それぞれ数ドルから数百ドルの費用がかかる可能性があります。おそらくさらに懸念されるのは、バッテリーを交換するためにリモートセンサーにアクセスするコストが、バッテリー自体のコストよりもはるかに高い場合が多いことです。

これらすべてが、英国機械学会が引用した2017年のレポートによると、「モノのインターネットが繁栄するためにはバッテリーを排除する必要がある」という理由を説明するのに役立ちます。 。」これは最も基本的な問題です。業界は、バッテリーへの依存を完全に排除するのではなく、バッテリーの寿命に焦点を合わせています。

バッテリーが費用効果の高いIIoT展開を制限する5つの理由

電池式センサーは手動メンテナンスが必要です
最も明白な問題は、すべてのバッテリーを最終的に交換する必要があるということです。先に指摘したように、使用済みのバッテリーにアクセスして交換するコストは、新しいバッテリー自体のコストよりも、多くの場合、リソースと工数がはるかに高くなります。この頻繁な手作業の必要性は、接続されたセンサーのコアバリューを即座に打ち負かします。

有限の寿命は、ミッションクリティカルなデータのギャップにつながる可能性があります
電池切れの必然性は、電池の検査と交換に必要なわずかな労力と資本リソースを超えた結果をもたらす可能性があります。プラントのIoTセンサーを監督するチームがすぐに電池切れを発見し、センサーにすばやくアクセスして交換できない限り、プラントは、センサーがその間に収集して送信していたデータを永久に失います。さらに悪いことに、ワイヤレスセンサーネットワークでは、慎重に管理した場合でも、バッテリーがすぐに消耗します。

産業プラントのセンサーの中には、安全性とコンプライアンスにとってミッションクリティカルなデータを記録およびストリーミングするものがあるため、バッテリーがなくなると、ビジネスに重大な危険が生じる可能性があります。

バッテリーの寿命を延ばすために、センサーはデータを送信する頻度を減らすように構成されていることがよくあります
理想的には、産業プラントのIoTデバイス（たとえば、施設の化学操作の近くに配置され、大気中の有毒な漏れを継続的に監視するセンサー）は、そのデータを非常に頻繁に送信する必要があります。 1分間に数回の更新が理想的です。

しかし、すべてのデータ送信は電力を消費します。そのため、バッテリーの寿命を延ばすために、多くのIoTセンサーは、理想よりもはるかに少ない頻度でデータを送信するように構成されています。24時間に1回の頻度で送信されることもあります。

これにより、プラントのオペレーターは、センサーがキャプチャしているデータの不正確な画像を取得する可能性があります。

物理的な寸法により、センサーの機能が制限される場合があります
多くの場合、バッテリーはIoTセンサーシステムの最大の部分であり、エンジニアはセンサーに追加するバッテリーの選択肢が限られています。さらに、バッテリーのサイズ、重量、および寸法によって、センサーの有用性が制限されることがよくあります。これは、バッテリーの物理的特性により、センサーが実行できるアプリケーションのタイプと、バッテリーがセンサーのボード上で共存できる他のコンポーネントの両方、およびバッテリーを展開できる場所（必要なために埋め込まれた場所が立ち入り禁止になっている）の両方が制限される可能性があるためです。バッテリー交換）。

起こりうる安全上のリスクと環境への害
米国国立衛生研究所（NIH）のレポート IoTセンサーで一般的に使用されているリチウム電池は、「潜在的に有毒な物質のために、環境汚染や人の健康への悪影響に大きく寄与する可能性があります。」

バッテリー駆動のIoTデバイスの世界中での継続的な展開は、特にこれらのデバイスが予測どおりに数十億または数百億単位で展開される場合、特に懸念されます。

バッテリーレスソリューション
産業用IoT革命のソリューション：完全にセルフパワーのワイヤレスIoTセンサーを中心に構築された、完全に開発されたユビキタスセンシングソリューションに必要なすべてのコンポーネントをまとめたエンドツーエンドシステム。

新しい特許取得済みのコア半導体およびワイヤレスネットワークテクノロジーにより、デバイスは周囲で収集された低レベルのエネルギーで動作し、超低電力動作を無期限に可能にするのに十分な電力を生成できます。 センサーは継続的に動作し、バッテリーは必要ありません。

エネルギーは、低レベルの屋内ソーラー、屋外ソーラー、熱電効果（温度勾配から生成される周囲エネルギーを取得）、圧電材料（特定の結晶やセラミックなど）の振動など、いくつかのソースから収集されます。環境を伝わる電波。他の「低電力」であるが、環境発電を利用する単一目的の電子部品とは異なり、新しい完全なセンサーデバイスは、複数のセンサーを使用して一連のデータを収集できるだけでなく、そのデータをワイヤレスで処理、分析、送信することもできます。同じバッテリーから電力バジェットを差し引いたもの。

セルフパワーシステムは、メンテナンスやバッテリーレベルのチェックのために物理的に検査することを心配せずに導入できるため、「永遠のセンサー」と考えてください。

バッテリーの問題により、産業用モノのインターネット（IIoT）の採用が妨げられ、これまでアクセスできなかった実用的なインテリジェンスを生成できる広範なセンシング機能など、産業企業から大きなメリットが奪われました。このソリューションは、統合されたフルスタックのパーベイシブセンシングプラットフォームであり、物理センサー、データキャプチャおよび処理機能、ワイヤレス通信、分析、およびレポート作成ソフトウェアプラットフォームなど、環境全体が真のエコシステムとして機能するように設計されています。これらのイノベーションは、最終的に企業がIIoTによって約束された数兆ドルの価値を実現するのに役立ちます。

ラファエルレイズ 現在、バッテリーレスワイヤレスセンサーとクラウド分析を組み合わせてエンドツーエンドの産業用IoTソリューションを提供するテクノロジー企業であるEveractiveの製品マーケティングディレクターであり、新製品の顧客中心の市場開拓戦略とプロモーション戦略を推進しています。既存の製品の場合。
ラファエルは、製品マーケティングと製品開発で10年以上の経験があります。戦略的計画における5年の経験と、ビジネスユニット管理における5年の経験を組み合わせて、すべてB2CおよびB2B企業内で行います。