能量收集具有將物聯網（IoT）變為現實的一些關鍵優勢。取消電源線和數據線的能力是一個開始，但消除電池（或大大延長電池壽命和更換之間的時間）允許無線傳感器節點放在許多新的地方。當這些節點連接到中央網關然后連接到Internet時，連接的功能變得明顯。可以從世界上任何地方監控設備。可以收集，分析來自各種機器的數據并用于預測。從節點到云一直使用IP數據包在系統架構中提供了巨大的好處。

選擇這樣做的技術是實現依賴能量收集的系統的關鍵。 2.4 GHz的流行無線協議，如Wi-Fi和ZigBee，具有低成本和高度集成的收發器。然而，2.4 GHz頻段正在變滿，并且存在與雜亂頻帶相關的成本，特別是在功耗方面。因為頻帶擁擠而不得不重新發送數據包是一個主要的流失，而且不能用于能量收集系統。 2.4 GHz頻段也有更有限的范圍，并且在范圍（節點的輸出功率）和功耗之間存在基本權衡。對于給定范圍，使用較低頻帶可提供更大范圍或更低功率。這也是使用能量收集系統的關鍵考慮因素。

EnOcean開發了一種無線協議，針對能量收集電源和低頻率頻段進行了優化，具有低占空比和高效的錯誤處理方法，大部分少量能量。使用美國現有的902 MHz頻段在范圍和功耗方面具有一些顯著優勢，并為使用能量收集源的系統開發提供了許多機會。

有幾個從環境中采集的能量為無線傳感器節點和執行器供電的方法。太陽能是一個關鍵來源，無線節點可以從室內照明獲得的能量有效地提供動力。使用來自溫度差異的熱能對于工業或加熱系統可以是有效的，同時還可以有效地收獲振動能量以為傳感器節點供電。甚至還有研究從我們周圍的射頻信號發電。這些新產品增加了有效的射頻范圍，提供了更強的抗干擾性，并簡化了產品開發工作，因為它們需要更短的天線長度。新模塊增加了現有的315 MHz Dolphin產品組合，包括自供電無線開關模塊（PTM 210U），STM300U太陽能無線傳感器模塊，以及用于控制器和網關的TCM 300U和TCM 320U收發器模塊。

圖1：STM300U太陽能無線收發模塊現在運行速度為902 MHz。

EnOcean已將902 MHz識別為能量收集無線技術的最佳額外免許可頻率。北美地區，因為它符合法律法規要求，以及未來幾年的預測趨勢。該頻段處于不太密集的1 GHz以下頻段，可為建筑，家庭和工業自動化中的眾多無電池無線應用提供可靠的遠程無線通信。

902 MHz收發器實現了兩倍的范圍對于相同的能量預算，常見的2.4 GHz設備。與具有較小天線的315 MHz設備相比，這些模塊更小，更易于集成。他們還利用最新的芯片技術進一步降低功耗。共抑制器件（如鎮流器和LED驅動器）的干擾也在902 MHz時顯著降低。這使得這些模塊可用于智能家居解決方案的樓宇自動化，便攜式緊急按鈕等醫療保健產品，以及消費類電器或機器對機器通信。

新模塊系列保留了與EnOcean的315 MHz模塊相同的機械和電氣接口，這些模塊將繼續投入生產。現有制造商可以以最少的開發工作量切換到902 MHz模塊，而無需更改產品設計。在大多數情況下，唯一的要求是天線適應和EnOcean軟件設置的微小變化。新設計受益于902 MHz頻段的更高性能和簡單的設計過程。

軟件是設計的關鍵部分，并且有標準化的EnOcean設備配置文件（EEP），用于所有基于EnOcean的互操作性可用于Dolphin平臺的產品，支持ISO/IEC 14543-3-10國際標準，用于自供電應用的能量采集無線無線電協議。

圖2：Dolphin軟件環境是開發物聯網自供電節點的核心。

這使自供電無線交換機和傳感器，以及帶有接收器和收發器的全無線網絡可用于建筑，家庭和工業自動化。 PTM 210U是一款小型無電池開關模塊，可實現非常纖薄的壁掛式搖臂開關或遙控器。結合可編程雙向收發器模塊TCM 300U或TCM 320U，PTM 210U可以輕松集成到操作和控制單元中，以實現不同的應用特定系統解決方案。雙向STM 300U能量采集無線傳感器模塊由太陽能電池供電，適用于雙向溫度傳感器，建筑物服務傳感器和創新執行器。

Dolphin平臺的顯著特點是對能源需求的認識收割，可實現自供電無線傳感器和執行器。 Dolphin系統架構加入了在標準化無線網絡上運行的能源自主無線傳感器系統所需的組件。這些包括能量轉換和存儲組件，用于能源管理，數據采集，數據處理和無線數據傳輸的EnOcean無線模塊，以及包括操作系統，API和應用程序在內的軟件模塊。

作為一個開放和可擴展的硬件和軟件架構，它完全向后兼容已經上市的EnOcean設備和系統組件。

Dolphin的硬件內核是構成模塊基礎的EO3000I芯片。這些已經實現了廣泛的固件功能，例如基本開關，調光和測量，無需額外編程即可直接進入應用程序。其內置的應用程序功能可實現簡單的啟動和系統集成。使用Dolphin API庫，可以為模塊編寫自定義軟件，然后可以遠程編程到具有32 KB閃存和2 kB SRAM的16 MHz 8051 CPU。這些模塊包括各種低至0.2μA電流消耗的掉電和休眠模式，多達14個可配置I/O，10位ADC和8位DAC。

EDK350U等開發套件匯集了所有能量收集無線節點所需的元件，無論是傳感器還是執行器。有太陽能到熱能的不同能源，以及溫度，濕度和接近度的不同傳感器，這些能量源與無線收發器相結合，實現了能量收集驅動的完整物聯網網絡。

圖3：用于能量收集無線網絡的EDK開發套件。

該套件為主機提供USB接口，可在Dolphin上進行開發，并提供即用型生產模塊，如單向和雙向串行通信，1通道中繼模式，4通道中繼模式和1通道調光模式

天線設計

無線電傳輸具有橢圓形狀，這決定了無線電范圍。在30米范圍內，橢圓體的理論直徑在902 MHz時約為10米，因此天線安裝以及天花板，地板和墻壁的距離是覆蓋范圍的主要影響因素。外部天線通常比內部天線具有更好的無線電性能，但增加了成本。房間內的人和其他物體也可以減少無線電范圍。因此，應將30 m范圍的通用規格視為上限，仔細規劃傳感器和執行器節點的位置將提高網絡的可靠性。這有助于使用能量收集源，因為電源和訪問的限制大大減少，因此可以計劃網絡，更多地考慮連接的可靠性。

其他設備和傳感器可用于系統基于EnOcean技術。 ILLUMRA還提供一系列傳感器和執行器，例如無線燈開關，可以使用EnOcean部件輕松集成到系統中。

圖4：即使是自供電的Illumra無線燈開關也可以物聯網。

結論

將傳感器和執行器放置在任何需要的位置，為物聯網開辟了新的機遇。這種增強功能通過能量收集實現，以最大限度地減少對電池的影響，并且可以在美國驅動，模塊和收發器在未經許可的902 MHz頻段運行，以提供更長的距離和更高的可靠性。