工业无线设备市场正在爆炸式增长，无线技术成为工业物联网(IIoT)必不可少的广泛应用的核心。这些应用包括用于公用事业计量，无线网状网络，结构传感器，机器到机器(M2M)和系统控制和数据采集(SCADA)的AMR / AMI，数据记录器，随钻测量，海洋测量和紧急/安全设备，仅举几例。
所有这些应用的共同点是整个IIoT对技术融合和互操作性的需求日益增长：ZigBee，WirelessHART，LoRa，蓝牙，DASH7，INSTEON，Z等低功耗通信协议的发展助长了增长曲线-WAVE和其他人。这些协议与低功耗电路和智能软件设计相结合，可延长电池寿命，同时提供无与伦比的产品性能。
远程无线设备仅与其电源一样可靠，需要根据特定应用的要求进行优化。绝大多数远程无线设备继续由主(非可充电)锂电池供电。然而，快速增长的应用数量非常适合能量收集与可充电锂离子电池或超级电容器组合以存储收获的能量。可获得许多类型的可再生能源，包括：太阳能，风能，热能，振动，动能和RF / EM信号。
何时部署能量收集设备的决定应基于多种因素，包括：设备及其能源的可靠性; 设备所需的使用寿命; 每日平均流动; 尺寸和重量考虑; 环境要求; 和成本。
典型的能量收集设备有五个关键部件：传感器，传感器，能量处理器，微控制器和可选的无线电链路。传感器检测并测量环境参数，例如运动，接近度，温度，湿度，压力，光，应变振动和pH。换能器和能量处理器一起工作以将电能转换，收集和存储在可充电锂电池或超级电容器中。微控制器收集并处理数据，而无线电链路与主机接收器或数据收集点通信。
虽然超级电容器通常用于消费级设备，但它们具有主要缺点，限制了它们在工业级应用中的使用。超级电容器具有高自放电率，可能导致电池过早失效，并且其有限的温度范围禁止在极端环境中使用。涉及多个超级电容器的解决方案还需要使用平衡电路来吸收额外的电流并增加成本。
可再充电锂电池技术不断改进，锂离子(Li-ion)电池仍然是消费和工业应用中最受欢迎的选择。作为安全预防措施，所有锂离子电池都需要保护电路，以防止充电过量或充电不足。
消费级锂离子电池价格合理且价格合理，但预期寿命有限，约为5年，充电次数为500次。这些消费电池还可在中等温度范围(-10至60°C)内运行。此外，它们无法提供高级双向通信和/或远程关闭功能所需的高脉冲。
工业级锂离子电池强烈建议在偏远，无法进入的地方长期部署，延长使用寿命长达20年，完全充电5000次，温度范围扩展(-40°C至85°C)，以及提供高脉冲的能力(AA型电池为5A)。这些坚固耐用的电池还具有玻璃 - 金属气密密封，而消费类可充电电池(下表一)使用可能泄漏的压接密封。
由于劳动力成本高，更换电池可能比原装电池的成本高得多。因此，对于长期部署，您需要计算使用消费级锂离子电池的总寿命成本差异，这些电池需要每5年更换500次充电循环，而不是选择可以进行维护的工业级锂离子电池 - 免费长达20年，完全充电5000次。
IIoT最终将涵盖几乎所有可能的外部环境，为城市和乡村环境创造明显独特的电力管理挑战和机遇。
在城市中心，扩展交流电网以容纳支持IIoT的设备将非常昂贵。例如，IPS集团开发了一种太阳能停车计时器(主图)，无需为每个停车计时器供电。相反，能量收集设备和工业级可充电锂离子电池相结合，提供了高度可靠，长期，低成本的电源管理解决方案。这些最先进的无线停车计时器具有先进的功能，如多种支付系统选项，实时数据访问，车辆检测传感器集成，用户指南和执行模块，以及与基于Web的综合管理的连接系统。
小型光伏电池板已集成到停车收费表中，用于收集太阳能，然后储存在工业级可充电锂离子电池中，提供足够的可用容量，以提供24/7/360可靠性和高脉冲，为先进的二级电池供电 - 无线通信方式。使用20年的电池还可以降低长期维护成本，并降低因重复出现电池故障而导致收入和报告能力下降的风险。
不断扩大的IIoT还为无线设备创造了动态增长的机会，可以为高度偏远的地点提供服务，包括极端环境和远远超出交流电网范围的位置。
使用能量收集作为电源的远程连接的一个主要示例是CattleWatch (下图)，这是一种创新的解决方案，可部署太阳能“智能项圈”，将一群牛变成一个远程无线网状网络。
CattleWatch利用太阳能“智能项圈”，允许一群牛形成无线网状网络。Rancher可以通过Iridium卫星连接到IIoT来远程管理他们的牛群。工业级可充电锂离子电池使“智能衣领”轻巧，紧凑，更舒适，适合奶牛佩戴。
所有奶牛都配备了RFID衣领，而少数牛则配备了更复杂的“枢纽衣领”，通过铱星卫星与互联网云进行通信。一旦形成，无线网状网络通过卫星不断广播，为牧场主提供监测每日动物行为的实时数据，包括畜群位置，步行时间，放牧时间，休息时间，用水量，热量状况和其他健康事件。如果从捕食动物或偷猎者身上发现潜在威胁，牧场主也会收到即时通知。
轮毂环配有收集太阳能的微型PV板，而工业级锂离子电池可存储足够的能量，以提供启动卫星通信所需的高脉冲。选择工业级锂离子电池而不是体积庞大的超级电容器，因为它们使“智能衣领”更小，更轻，更舒适，可供动物佩戴。
这两个例子说明了能源收集设备与工业级锂离子充电电池相结合的IIoT相关应用的潜在机会“冰山一角”，可提供长达20年的免维护运行。这种可靠的长期电源解决方案有助于降低各种IIoT相关应用的总体拥有成本。
