在談到未來的智慧城市時，人們可以將所有可以想到的元素總結(jié)為一個關(guān)鍵詞，即連通性。 無論是無人駕駛的宇宙飛船出租車還是完全自動運行的摩天大樓，使城市更加智能的進步都得到了信息、技術(shù)接口和基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的支持。

幾個世紀以來，人類一直在努力建設(shè)一個能夠更好地響應(yīng)居民需求，從安全、便利、居住條件等關(guān)鍵方面提高居民生活質(zhì)量的城市。隨著世界進入第四次工業(yè)革命，擁抱數(shù)字和物理環(huán)境的融合，這一目標越來越接近。

第一步是建立數(shù)字接口，啟用高速互聯(lián)網(wǎng)并安裝物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 設(shè)備，以收集和利用居民日常生活中的響應(yīng)數(shù)據(jù)。截至 2021 年 3 月，全球有超過 100 億個活躍的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，而且這個數(shù)字還在快速增長。隨著城市實施更多智能設(shè)備和支持物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施組件，電力需求將是巨大的，提供穩(wěn)定的電力至關(guān)重要。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備供電的挑戰(zhàn)

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常包含三個需要電力的主要單元?？偰芎囊蛎總€單元的集體需求而異，其中包括用于數(shù)據(jù)收集的傳感器或用于執(zhí)行任務(wù)的執(zhí)行器、處理單元和支持不同網(wǎng)絡(luò)之間數(shù)據(jù)交換的機器對機器 (M2M) 通信單元。最后一個通常是最大的變量，因為如果設(shè)備參與活躍的數(shù)據(jù)交換任務(wù)，這個單元會導(dǎo)致大量的能源使用。特別是對于智慧城市物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，該單元通常 24小時全天候運行，在中央智能網(wǎng)絡(luò)和本地設(shè)施（例如智能公用事業(yè)儀表）之間交換大量實時數(shù)據(jù)。連接到建筑物的儀表還連接到智能能源網(wǎng)絡(luò)，以共享水電的實時使用情況，因此公用事業(yè)公司可以更好地監(jiān)控能源消耗。許多物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè) 4.0 應(yīng)用使用 3V 紐扣電池作為電源，因為它成本更低并提供穩(wěn)定的電源，但電池的缺點也很明顯。

電池的使用壽命有限，需要不斷更換或充電，這會耗費難以想象的人力和財力，尤其是當設(shè)備位于危險區(qū)域且訪問受限時。另一個缺點是隨著電池需求和使用量的增長，不可避免地會出現(xiàn)環(huán)境不可持續(xù)性。這兩個缺點都會在很大程度上阻礙智慧城市的成熟。因此，在這個過渡階段找到替代的供電解決方案至關(guān)重要。關(guān)于供電的話題也應(yīng)該超越建造傳統(tǒng)的公共充電插座或制造壽命更長的電池，而是深入探討供電技術(shù)之間的真正創(chuàng)新。

為什么我們需要 Qi 充電的替代方案

無線供電對市場來說并不是一個陌生的概念。該術(shù)語經(jīng)常出現(xiàn)在接觸式無線充電板、水桶和其他消費電子產(chǎn)品的廣告中。然而，目前市場上可用的大多數(shù)設(shè)備和技術(shù)，如Qi充電（最常見的無線充電協(xié)議），都使用了磁感應(yīng)技術(shù)，該技術(shù)在業(yè)界已經(jīng)存在了近60年。它通過設(shè)備和發(fā)射器中的兩個內(nèi)置充電線圈起作用。盡管作為最常用的無線充電協(xié)議，感應(yīng)充電的局限性很明顯：距離。設(shè)備和發(fā)射器之間的距離需要在幾厘米以內(nèi)才能實現(xiàn)感應(yīng)充電。

看看一些新興的無線供電技術(shù)，其中一項突出的創(chuàng)新是智能射頻 (RF) 透鏡，這是一種無需使用任何電線或物理感應(yīng)墊而在兩個目標點之間傳輸電力的技術(shù)。通過使用毫米波 (mmWave) 通過空氣傳輸電力，這種射頻透鏡技術(shù)可以將電力幾乎與通過電線一樣快地從多英尺遠的地方同時傳輸?shù)蕉鄠€設(shè)備，實現(xiàn)真正的空中 (OTA) 供電。

盡管理想的解決方案仍在開發(fā)中并且尚未在市場上銷售，但無線充電領(lǐng)域的進展描繪了一幅充滿希望的藍圖。未來的智慧城市需要一個數(shù)字生態(tài)系統(tǒng)，它可以提供可持續(xù)的電源來支持數(shù)字接口和技術(shù)硬件更新。世界仍在發(fā)現(xiàn)未來的可能性，對權(quán)力科學(xué)的探索應(yīng)該是一個持續(xù)的議程。