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“无线”即无限?轨道交通基础设施领域的传感器供能革命

  • 海尼特
  • 发布时间:2024-02-28 11:10:25
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随着我国轨道交通规模的不断扩大,为了保障运营安全和提高服务质量,对于隧道、桥梁、轨道、供电线路等基础设施的状态监控愈发重要。为了实现监测数据的采集,需要大量部署各种传感器。
为了保证传感器正常工作,需要为传感器进行稳定的供能。电源供电是最普遍的传感器供电方式:传感器通过直接连接到电源来获取供电。可以是电池、电网供电、光伏供电或其他外部电源。
但是电源供电存在如下缺点:
限制布线和部署:电源供电的传感器通常需要布线连接到电源,这可能会受到布线限制和部署环境的影响。如果环境不适合布线或需要大面积部署传感器,这可能会增加困难和成本。
依赖外部电源:电源供电的传感器需要依赖外部电源的稳定供应。如果电源供应中断或不稳定,传感器可能无法正常工作。
能耗和寿命限制:对于需要长时间运行或难以更换电池的应用场景,电池的维护和更换可能会成为难题。
针对传感器电源供电的不足,通过无线供电技术,实现传感器的非接触式供电,逐渐成为行业关注的热点。
什么是无线供电技术?
无线供电技术是一种经空间介质来传输能量的技术,通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等),隔空传输一段距离后,再通过接收器将中继能量转换为电能,实现无线电能传输的传输方式。主要有电磁感应式、电场耦合式以及辐射式三种技术方式。
电磁感应式(IPT):利用变化中的电流来通过初级线圈而产生磁场,由变化的磁场再次通过次级线圈感应出电场,从而来达到电能的传输。电磁感应式(IPT)供电技术由于对传输介质依赖小、方向性要求不高等优势,已广泛应用于传感器、电动汽车、轨道交通等领域。
电场耦合式(CPT):它利用金属极板间产生的交互电能进行无线电能传输,在高频交变电流作用下,金属平板电容发射极板和接收极板间形成交互电场,进而产生位移电流,实现能量传输。
辐射式:将电能转化为微波等辐射形式,让电力以辐射的形式自由空间传送到目标接收端,再转化成直流电能的技术。辐射式供电技术虽然供电距离远,但由于传输效率低下等问题,仍处于探索阶段,应用较为局限。
传感器采用无线供电方式具备以下优点:
1、减少外部电源依赖:无线供电可以使传感器减少对电源的依赖,实现电源与传感器之间以非接触方式供能,并且可以更方便地部署和移动传感器。这样可以降低部署、安装和维护成本。
2、增加供能灵活性:无线供电通过捕获电磁能量来供能。这种方式可以提高传感器供能灵活性,极大拓展了传感器的适用场景。
3、更安全可靠:由于无线供电与电源无直接接触,可以降低电气安全和可靠性方面的隐患风险,同时也降低了电器故障和电击的风险。
4、降低环境影响:无线供电相对于传统的电源供电方式不需要电池或定期更换电池,可以减少电池的开采、生产以及废弃对环境造成的污染。
无线供电作为一项新兴的传感器供能方式,在轨道交通基础设施在线领域得到了越来越广泛的应用:
1、牵引供电线路在线监测
2、铁路钢轨扣件在线监测
3、隧道、桥梁在线监测
相较于传统的电源供电方式,目前无线供电技术还存在诸如供能可靠性和效率、供能距离和跨障距离等不足,但相信随着相关技术的不断进步,无线供电技术的适用范围会不断扩展,为轨道交通基础设施在线监测领域带来一场真正的技术革命。
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随着我国轨道交通规模的不断扩大,为了保障运营安全和提高服务质量,对于隧道、桥梁、轨道、供电线路等基础设施的状态监控愈发重要。为了实现监测数据的采集,需要大量部署各种传感器。
为了保证传感器正常工作,需要为传感器进行稳定的供能。电源供电是最普遍的传感器供电方式:传感器通过直接连接到电源来获取供电。可以是电池、电网供电、光伏供电或其他外部电源。
但是电源供电存在如下缺点:
限制布线和部署:电源供电的传感器通常需要布线连接到电源,这可能会受到布线限制和部署环境的影响。如果环境不适合布线或需要大面积部署传感器,这可能会增加困难和成本。
依赖外部电源:电源供电的传感器需要依赖外部电源的稳定供应。如果电源供应中断或不稳定,传感器可能无法正常工作。
能耗和寿命限制:对于需要长时间运行或难以更换电池的应用场景,电池的维护和更换可能会成为难题。
针对传感器电源供电的不足,通过无线供电技术,实现传感器的非接触式供电,逐渐成为行业关注的热点。
什么是无线供电技术?
无线供电技术是一种经空间介质来传输能量的技术,通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等),隔空传输一段距离后,再通过接收器将中继能量转换为电能,实现无线电能传输的传输方式。主要有电磁感应式、电场耦合式以及辐射式三种技术方式。
电磁感应式(IPT):利用变化中的电流来通过初级线圈而产生磁场,由变化的磁场再次通过次级线圈感应出电场,从而来达到电能的传输。电磁感应式(IPT)供电技术由于对传输介质依赖小、方向性要求不高等优势,已广泛应用于