27、构建自主工业物联网网络：技术与应用解析

构建自主工业物联网网络：技术与应用解析

1. 混合能源采集器（HEHs）

混合能源采集器（HEHs）是能够采集多种能源的系统。环境中的能源通常以多种形式混合存在，例如旋转机械会产生振动和热量等环境能量损失。利用热振动 HEH 可以捕获机械部件附近的大部分环境能量。此外，特定机械或其子系统可能同时存在高频低振幅振动和低频高振幅振动，这种情况下可以将压电振动能量采集器（PZVEHs）与电磁振动能量采集器（EMVEHs）结合使用。

HEHs 可进一步细分为同质 HEHs 和异质 HEHs：
- 同质 HEHs ：由不同能量转换物理原理但采集相同环境能源的两种或多种能量采集器组合而成。
- 异质 HEHs ：由采集不同环境能源的两种或多种能量采集器组合而成。

例如，热 - 振动 HEH 是异质 HEH，而压电 - 电磁 HEH 是同质 HEH，因为它们都采集振动能量。还有一些实际的 HEH 示例，如基于纳米柱太阳能电池和聚偏氟乙烯（PVDF）纳米发电机的太阳能 - 振动 HEH，以及能够同时采集太阳能、热能和振动能的柔性 HEH 等。

2. 工业物联网（IIoT）传感器的能源需求与自主程度

理解 IIoT 网络的功率需求并非易事，目前有多种不同视角的能源生成 - 消耗模型。一个简化模型中，IIoT 边缘设备在时刻 τ 的运行时间（t）内所需的净能量可以表示为：
[E_{DEV}(t) = E_{scv}(t) + E_{buf}(t) ]
其中：
- (E_{DEV}(t) = \int_{0}^{t} P_{DEV}(