電源效率對于物聯(lián)網(wǎng)的成功至關(guān)重要。設(shè)備的效率越高，其功能壽命就越長,，用戶體驗就越好,。您是否在組織中實施了物聯(lián)網(wǎng)解決方案,，以提高物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備的能源效率,？本文重點介紹了您應(yīng)該考慮的15個關(guān)鍵因素。

　　要點

• 物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備依靠睡眠模式和低功耗管理來節(jié)省能源,，延長電池壽命,。

• 電池供電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備必須節(jié)能。您必須采用低功耗組件和優(yōu)化通信協(xié)議等方法來節(jié)省電力,。

• 在邊緣處理本地數(shù)據(jù)可以有效降低功耗,。

• 定期更新軟件對于提高物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備電源效率，解決電源相關(guān)問題至關(guān)重要,。

　　背景

　　物聯(lián)網(wǎng)是一個龐大的網(wǎng)絡(luò),，它由聯(lián)網(wǎng)的實體設(shè)備組成，通過無線和蜂窩連接進行無縫通信,。該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用了許多嵌入式傳感器,、軟件和其他技術(shù)，有助于通過互聯(lián)網(wǎng)連接其他系統(tǒng)和設(shè)備,，并交換數(shù)據(jù),。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的爆發(fā)性增長和節(jié)能方法的采用，推動了行業(yè)向邊緣數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)變,。

　　運行基礎(chǔ)知識

　　下圖所示為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的典型電流曲線模式,。這些設(shè)備通常處于閑置狀態(tài)，從而節(jié)省能源,，延長電池壽命?，F(xiàn)代MCU具有多種不同功能的低功耗模式，以降低功耗,。喚醒方法可根據(jù)睡眠模式深度，在外部事件發(fā)生時恢復(fù)功能,。

　　物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的典型省電模式

　　低功耗管理的發(fā)展可實現(xiàn)對功耗進行精細(xì)控制,。超低功耗睡眠模式（如待機、低耗電,、睡眠和深度睡眠）消耗的電流極?。◤奈驳郊{安不等）。由于物聯(lián)網(wǎng)處理器采用了CMOS技術(shù),，功耗會隨時鐘頻率的提高而線性增加,。

　　功耗最低的待機模式消耗的電流約為功耗最高模式的三分之一,，但可以將處理器保持在最低限度使用的狀態(tài)。某些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可能需要最低功耗的睡眠模式,，同時保留緩存,，以最大程度地減少活動模式處理所需的周期數(shù)。為了最大限度地延長電池壽命,，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)都會事先預(yù)處理和收集數(shù)據(jù),。只有當(dāng)有足夠的有用數(shù)據(jù)需要傳輸時，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)才會打開通信電路,。您可以使用物聯(lián)網(wǎng)電池壽命工具,，來確定您在合并數(shù)據(jù)以降低發(fā)送頻率時會發(fā)生什么情況。

　　竅門和技巧

　　電源效率至關(guān)重要,，因為物聯(lián)網(wǎng)邊緣設(shè)備運行時間長且通過電池供電,。我們將總結(jié)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電時的各種竅門和技巧。

　　1.對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用睡眠模式：巧妙利用睡眠模式來降低非活動時間的功耗,。當(dāng)設(shè)備不主動處理數(shù)據(jù)或執(zhí)行操作時，將其設(shè)置為低功耗睡眠模式,，以延長電池壽命,。

　　2.能量收集技術(shù)：考慮使用太陽能,、動能或熱能等能量收集方法來為設(shè)備電池充電或補電。這確保了在不使用傳統(tǒng)電池的情況下持續(xù)運行,。

　　3.避免過多的推送通知：限制發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的推送警報的頻率和內(nèi)容。 僅在必要時才允許此類通知,。這些警報可能會“喚醒”設(shè)備,，并在不必要的情況下耗盡電池電量,。

　　4.物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備傳輸信息的時間和方式：批量或按預(yù)定時間間隔發(fā)送信息,，而不是連續(xù)發(fā)送,，從而優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸。這樣可以減少反復(fù)連接和斷開的問題,，并節(jié)省電量,。

　　5.功能如何影響電池壽命：進行全面的電源分析,，以了解物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備如何使用電源來運行其功能和組件,。確定高耗能的組件,，并優(yōu)先考慮節(jié)能替代方案或優(yōu)化方案。

　　6.選擇最合適的無線協(xié)議：根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)用例和功率限制選擇合適的無線通信協(xié)議,。各種無線通信技術(shù),，包括 Wi-Fi^?、低功耗Bluetooth?,、Thread 和 Zigbee^?,，以及新興的 MATTER 協(xié)議,，可在家庭和樓宇自動化系統(tǒng)中實現(xiàn)設(shè)備到設(shè)備,、設(shè)備到云和設(shè)備到移動設(shè)備的通信,。

　　7.使用低功耗傳感器：選擇功耗最低的傳感器,，并使用自適應(yīng)采樣技術(shù),，根據(jù)環(huán)境變化來更改傳感器的數(shù)值，以減少不必要的傳感器數(shù)據(jù)讀取,，同時節(jié)省能源,。

　　8.管理固件和軟件更新：確保高能效地進行固件和軟件更新，并盡可能專注于改善功耗,。定期更新設(shè)備,，進行節(jié)能升級和錯誤修復(fù)。

　　9.低功耗組件：使用低功耗微控制器,、傳感器和通信模塊。有條件最好使用最新的節(jié)能技術(shù)和解決方案,?？紤]使用待機較少且需要最小運行功率的組件,。

　　10.睡眠模式和喚醒：有效利用睡眠模式，在不活動期間節(jié)省電量,。僅當(dāng)外部事件或計時器需要時才允許喚醒設(shè)備,。減少處于活動模式的時間。

　　11.高效通信協(xié)議：根據(jù)具體用例和網(wǎng)絡(luò)要求,，使用 MQTT-SN,、CoAP 或 LoRaWAN 等節(jié)能通信協(xié)議。

　　12.負(fù)載循環(huán)：采用負(fù)載循環(huán)技術(shù),，定期喚醒設(shè)備以執(zhí)行任務(wù),，然后重新進入睡眠狀態(tài)。這降低了總體功耗,，尤其對于需要處理突發(fā)數(shù)據(jù)的設(shè)備而言,。

　　13.本地數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)預(yù)處理和過濾必須在邊緣完成，以減少傳輸?shù)皆贫说臄?shù)據(jù)量,。這將顯著降低通信過程中的功耗,。

　　14.電源管理集成電路：僅使用專用電源管理集成電路，這些集成電路旨在通過調(diào)節(jié)各種組件的電源供應(yīng)來最大限度地提高能源效率,。

　　15.優(yōu)化顯示屏使用：使用低功耗顯示屏技術(shù),。如果設(shè)備有顯示屏，請使用低功耗顯示屏技術(shù),，并在不使用時關(guān)閉顯示屏,。

　　必須定期優(yōu)化和更新設(shè)備的固件，以修復(fù)問題并提高電源效率,。根據(jù)組件的性能要求,，使用動態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)來改變組件的工作電壓。這樣做有助于在各種工作負(fù)載情況下優(yōu)化電源使用情況,。減少數(shù)據(jù)量,，降低傳輸頻率。為了最大限度地減少通信期間的電力消耗,，使用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)并僅發(fā)送必要信息,。將某些功能外包給云或邊緣服務(wù)器，減少設(shè)備的數(shù)據(jù)處理工作量,。這有助于降低設(shè)備的處理需求,，從而降低功耗。

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