🔬 Вести из лабораторий. Безбатарейные датчики. Япония

В Японии успешно испытали беспроводный безбатарейный датчик утечки воды

Японские компании Ablic, NEXCO Engineering Chugoku и BBM завершили 8-месячные испытания беспроводных датчиков утечки воды на мосту, построенном 38 лет назад. Устройство основано на фирменной технологии CLEAN-Boost – безбатарейный датчик протечек работает от кинетической энергии падающей воды. Трех капель воды, упавших на датчик, достаточно, чтобы он отправил сигнал об аварии по протоколу BLE (Bluetooth Low Energy).

Приемник питается от встроенной Li-Ion батареи, схема активируется лишь дважды в день на 5 минут, этого достаточно чтобы зафиксировать сигналы с датчиков, такой подход позволяет батарее обеспечивать питание приемника в течение около 3 лет.

За время теста система надежно отработала во время тайфунов, заморозков и в сезон дождей.

Система не просто выявляет факт протечки, но также позволяет устранять их за счет использования самосплавляющейся силиконовой ленты.

В планах компании – нарастить автономный срок службы приемника до 5 лет, а также выпустить версию с поддержкой протокола LoRa к весне 2027 года. Об этом рассказали EE Times Japan и TechPublisher.

Этот кейс – хороший повод поговорить о концепции питания сенсоров от окружающей среды, эта тема активно развивается. Перечислю только несколько вариантов.

✦ Пьезоэлектрические датчики: устройства, преобразующие механические колебания конструкций (мостов, турбин, рельсов) или акустические волны в электричество. Такие решения тестируют на железных дорогах Европы для мониторинга состояния путей без прокладки силовых кабелей вдоль многокилометровых перегонов.

✦ Капельно-ударная энергетика: помимо подхода Ablic, существуют прототипы на основе трибоэлектрических наногенераторов (TENG). Они вырабатывают ток от удара капли о гидрофобную поверхность, их можно размещать в том числе, в водосточных трубах (вероятно, в странах, где температуры не падают ниже нуля). Развивается направление, использующие энергию потока воды под давлением для питания подводных IoT-сетей.

✦ Термоэлектрические генераторы (ТЭГ): датчики, работающие на разнице температур между поверхностью моста и его внутренними конструкциями - поверхность нагревается выхлопными газами, или на суточных перепадах тепла. Это направление особенно перспективно для северных регионов России, где разница температур может достигать более десятка градусов, что обеспечивает достаточную разницу для выработки микроватт мощности.

✦ Радиочастотный сбор энергии: сенсоры, собирающие в городах рассеянные сигналы сотовых сетей (4G/5G), теле- и радиовещания. Накопленной за день энергии хватает для однократной передачи телеметрии, что уже применяется в логистике для создания RFID-меток повышенной дальности действия.

Эти направления важно развивать потому, что глобальное старение инженерных объектов, построенных в XX-м веке совпадает с острым дефицитом линейного персонала, готового регулярно обходить десятки километров эстакад, тоннелей и теплотрасс для замены элементов питания. Традиционная модель обслуживания становится экономически и физически невозможной при переходе к использованию десятков, сотен тысяч и миллионов датчиков. Технологии сбора энергии из среды – способ превратить проблему - вибрацию, дождь, разницу температур - в источник питания для ее же обнаружения.

Автономность таких систем устраняет главную уязвимость промышленного интернета вещей - человеческий фактор при техобслуживании, делая мониторинг непрерывным, дешевым и масштабируемым. ||

✓ Подпишитесь на RUSmicro в Telegram | в Max