物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員花費(fèi)大量時(shí)間考慮電源問(wèn)題：從哪里獲取、如何更高效利用、電力耗盡時(shí)的應(yīng)急預(yù)案。

在規(guī)模化物聯(lián)網(wǎng)部署場(chǎng)景中，電力問(wèn)題尤為關(guān)鍵——若需每?jī)蓚€(gè)月更換電池，就沒(méi)有人會(huì)愿意在數(shù)百公里范圍內(nèi)安裝設(shè)備。

為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，開(kāi)發(fā)者可能會(huì)采取多種策略，如提升設(shè)備能效，或選擇更高性能、更適配應(yīng)用場(chǎng)景的電池。然而，要確保遠(yuǎn)距離設(shè)備獲得穩(wěn)定供電，最有效的方式之一，或許就是讓它們從周圍環(huán)境中自主采集能量。

這就是能量采集技術(shù)能夠發(fā)揮作用的關(guān)鍵場(chǎng)景。對(duì)于智慧農(nóng)業(yè)、智慧公用事業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等戶外部署場(chǎng)景，太陽(yáng)能是最常見(jiàn)也最成熟的環(huán)境能量采集方式。因此，太陽(yáng)能電池板在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中持續(xù)活躍。

但問(wèn)題隨之而來(lái)：如何判斷當(dāng)前開(kāi)發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品是否適合采用太陽(yáng)能供電？又該如何選擇最適合應(yīng)用場(chǎng)景的太陽(yáng)能電池板？

答案很簡(jiǎn)單：通過(guò)測(cè)試評(píng)估太陽(yáng)能板性能。本文將詳細(xì)講解在物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，如何科學(xué)評(píng)估太陽(yáng)能供電方案的可行性。

不止太陽(yáng)能：多元化能量采集技術(shù)

當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域提及"能量采集"時(shí)，人們幾乎都會(huì)首先想到太陽(yáng)能——它的普及率最高、技術(shù)也最為成熟。但這并不是唯一的選擇。以下幾種能量采集方式，亦正逐漸在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中嶄露頭角：

• 動(dòng)能采集（如通過(guò)按壓動(dòng)作采集能量的智能按鈕）

• 熱能采集（如從熱水管道捕獲熱量的水表）

• 射頻能量采集（如利用環(huán)境射頻波中獲取能量的穿戴設(shè)備）

  這些技術(shù)處在快速發(fā)展期，但就目前現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)業(yè)內(nèi)討論“能量采集”時(shí)，十有八九仍是關(guān)于太陽(yáng)能。

物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中評(píng)估太陽(yáng)能電池板

構(gòu)建太陽(yáng)能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的第一步，是理解太陽(yáng)能電池板的電氣特性。具體來(lái)說(shuō)，需要了解基于不同光照條件和電壓條件下，電池板能夠提供的功率（電流）。這一特性即為伏安特性曲線（也稱IV曲線），其中I代表電流，V代表電壓。為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備評(píng)估太陽(yáng)能電池板時(shí)，評(píng)估IV曲線是第一步。

只需要合適的設(shè)備，操作其實(shí)相當(dāng)簡(jiǎn)單。以下為測(cè)試設(shè)備清單：

• 一臺(tái)便攜式電源分析儀（需支持讀取電壓/電流）
• 配套軟件（推薦具備腳本功能，以便對(duì)硬件進(jìn)行編程控制）
• 一臺(tái)筆記本電腦
• 一支光照強(qiáng)度計(jì)
• 萬(wàn)用表測(cè)試線

如果想要配置實(shí)現(xiàn)完全可便攜，建議選擇可通過(guò)USB供電的電源分析儀。由于大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備為戶外部署而設(shè)計(jì)，因此建議在戶外進(jìn)行測(cè)試。

使用這套設(shè)備，您可以根據(jù)不同的光照條件，生成一系列不同光照?qǐng)鼍跋碌腎V曲線. 本視頻將為您詳細(xì)演示操作過(guò)程。

解讀 IV 曲線與設(shè)備能耗匹配性

IV曲線可揭示太陽(yáng)能電池板在陽(yáng)光充足、部分日照、多云等條件下能夠采集多少能量。但單有 IV 曲線還不夠，我們還必須了解設(shè)備的功耗特性。建議開(kāi)發(fā)者在此之前已經(jīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行了能效優(yōu)化，并完成了相關(guān)測(cè)量。

這里的關(guān)鍵指標(biāo)是設(shè)備在一次完整的工作周期中消耗的能量。我們將一次工作周期定義為設(shè)備喚醒→ 執(zhí)行主要操作→ 傳輸數(shù)據(jù)→ 重新進(jìn)入休眠狀態(tài)的全過(guò)程。

IV 曲線可以顯示出，在特定條件下，太陽(yáng)能電池板隨時(shí)間吸收的能量。將這一數(shù)值與設(shè)備單次工作周期的能耗進(jìn)行對(duì)比，就能確定你需要采集太陽(yáng)能多長(zhǎng)時(shí)間，才能支持一次信號(hào)傳輸。 同時(shí)也能得出結(jié)論，設(shè)備在兩次工作周期之間需要休眠多久。

通過(guò)數(shù)日、數(shù)周乃至數(shù)月的持續(xù)測(cè)試獲取平均性能數(shù)據(jù)。如果所需的能量采集/休眠周期滿足應(yīng)用場(chǎng)景，那說(shuō)明該太陽(yáng)能電池板是合適的。如果不滿足，那你有兩個(gè)選擇：

• 換一個(gè)不同（通常更大）的太陽(yáng)能電池板
• 重新設(shè)計(jì)設(shè)備以提高能效

無(wú)論哪種方式，用戶都可獲得物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在戶外的實(shí)際應(yīng)用中性能的可靠數(shù)據(jù)。該過(guò)程是將產(chǎn)品推向市場(chǎng)的關(guān)鍵。

持續(xù)部署中的能量采集測(cè)試

產(chǎn)品上線后也不應(yīng)停止對(duì)太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的測(cè)試。太陽(yáng)能供電測(cè)試應(yīng)當(dāng)成為持續(xù)部署周期的一部分。確保物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠在每次OTA升級(jí)之后、以及電池板更新?lián)Q代之后，都依舊正常工作。畢竟，每次不同的生產(chǎn)批次之間可能會(huì)有變化。

缺乏持續(xù)測(cè)試，太陽(yáng)能供電設(shè)備難以保持高可靠性——而可靠性，是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能否真正規(guī)模化落地的關(guān)鍵。因此，毫不夸張地說(shuō)，IV曲線分析不僅對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，而且在我們向可持續(xù)能源未來(lái)推進(jìn)的過(guò)程中，更是至關(guān)重要。

關(guān)于Qoitech與Otii解決方案

瑞典Qoitech公司推出的低功耗測(cè)量創(chuàng)新方案Otii，以μs微秒級(jí)測(cè)量精度、便攜式硬件與軟件平臺(tái)，在行業(yè)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)七項(xiàng)核心功能深度集成（可編程電源/ 高精度數(shù)字萬(wàn)用表/ 動(dòng)態(tài)電子負(fù)載/ 邏輯分析儀/ 電池性能分析儀/ 多模式電池模擬器/自動(dòng)化電池測(cè)試系統(tǒng)）。

目前，Otii 已服務(wù)全球 3500+ 企業(yè)，覆蓋半導(dǎo)體、智慧農(nóng)業(yè)、智能家居、智能儀表等多個(gè)領(lǐng)域。其客戶既包括世界 500 強(qiáng)，也有眾多高速成長(zhǎng)的中小型創(chuàng)新企業(yè)。借助精準(zhǔn)的功耗分析能力與全生命周期測(cè)試方案，Otii 成為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)部署過(guò)程中，能效優(yōu)化與能源管理的關(guān)鍵利器。

如需獲取物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及嵌入式系統(tǒng)的低功耗測(cè)試解決方案，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)Qoitech官網(wǎng)或直接聯(lián)系我們contact@qoitech.com。