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主题:【原创】微型版的特斯拉无线输电网-物联网时代的基础设施 -- 益者三友

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家园 【原创】微型版的特斯拉无线输电网-物联网时代的基础设施

我们都知道,作为特斯拉曾经走火入魔的想用无线输电方法为全球供能。当然这是违背科学的幻想。

internet of things

现在,物联网面临的一个重大难点,就是怎么供能。业界设想的物联网,是要有无数的感应器,散步在地球各个地方。可以是大桥混凝土内部,可以埋在道路下。可以河流里飘。可以是汽车轮胎里。可以是包裹内。

数量大得不可能去维护他们。很多地方也不可能去维护。

最突出的技术难点是如何提供能量。

电池最多能坚持1年。太阳能,很多地方照不到光。现在还没有任何办法能让各种“物联网”终端持续供能。

最早的矿石收音机就是最先利用无线电本身能量的device。不需要本地能源,只通过检波周期性的无线电,就可以推动耳机喇叭发声。这是后世一切无线能量传输的基础。

我们知道,诺基亚在卖身前,已经致力于通过接收环境无线电的能量,为手机充电。由于环境无线电不稳定,且无规律,这样接收到的能力很少,且技术难度很大。

http://article.yeeyan.org/view/62287/45447

如果我们有意识的发射固定频率,固定周期的无线电波,设立全球统一标准,且通过GPS时标同步所有的发生台,就可以创造一种全球同步的无线电供能系统。为全球所有的物联网small device供能。

比如,现在的调幅收音机AM radio使用量已经很少了。过去分配的频道多余了。在AM radio的频段中,划出一个频段,专门发生固定频率的正弦波信号。所有的物联网设备,都像是矿石收音机,固定收听这个频道。由于频率固定,就可以在开关二极管控制下,将这个正弦波的能力储存起来。

在全国各地的radio station都设立这样的发射频道。由GPS时标进行同步。全国所有发射台的正弦波就都可以保持同步。

这样一个简单的发射频道,就可以解决所有物联网设备的持续供能。只需要储存很少的电池,甚至只需要一个大电容,就可以持续工作很多年。由于只需要接收固定频段的正弦波,物联网设备的能量接收电路将会非常简单。简单到只是一个小型化的矿石收音机。

这将是特斯拉的遗愿在现代社会的重现。

通宝推:格瑞斯华尔德,史文恭,鸿乾,
家园 "全国所有发射台的正弦波就都可以保持同步"?
家园 用GPS时标应该可以

用GPS时标应该可以。或者,也可以各个发射台还可以监听邻近的发射台信号调整同步。

而且这实际上也是主要接收最近的几个台的能量。全国相位的一致性要求也不太高。略有差异,只要别反相了就都可以。反正只是要求相位大致同步就行。AM radio broadcasting 中波的频率又不高。(我忘了具体数值了)

家园 大概能量浪费有点大?

也许等可控聚变成功后,能源冗余很大的时候,这个可以成为现实

家园 能量衰竭是距离的平方

一公里外的1百万瓦发射台能照密度,会不如十米内的100瓦灯泡。所以建无线输电电台,不如改造灯泡。

家园 高速公路底下埋震动感应器,你怎么改造灯泡?

森林里测量树木生长量,测量森林排放二氧化碳浓度,你怎么改造灯泡?

农田地下测量土壤湿度,怎么改造灯泡?大桥混凝土里监测钢筋是否生锈,怎么改造灯泡?

大量物联网感应器都是在野外无人的地方布设。既无法维护也不值得维护。需要长期连续监测。而最多只需要每小时对外通讯几秒钟。这些物联网设备通讯时,只需要毫瓦级的能量持续几秒钟。其他时间的通讯静默期,用能量只要微瓦级。

这个所谓能量消耗,不过是中波广播电台多增加一个频道而已。本来已经有那么多频道了,也不差这么一个。AM广播电台可以,电视台可以,他们怎么不算什么能量衰减。过去矿石收音机都可以利用这种能量。

利用环境无线电能量,是手机研究的一个方向。诺基亚手机可以利用环境中随机的无规律的无线电能量,储存起来。这早已有样机出来了。但毫无规律的环境无线电,需要大量的计算才能利用。接收方需要很复杂的电路或cpu能力。如果有固定频率固定相位的无线电,就可以直接解决这个问题。

家园 宝推,是想请你把一些重要估算做出来

作者,声望:3;铢钱:4。你,乐善:4;铢钱:-32。本帖花:3

这里有若干重要的估算.有了估算,才能真正谈得到事情的可行性.那么,是否应该做这些估算呢: 1,物联网芯片的耗能.例如,芯片每小时苏醒10秒,每天发送信息10秒,需要耗能多少?这些能需要用什么手段存储? 2,如果通过中波传送能量,怎么做安排?是每个手机基站都装上天线? 3,更要紧的,是估算某个点,也就是地面上任意一点,的功率.这个功率应该和前面的耗能匹配.如果小于耗能很多,整个事情就不成立,因此这个估算要紧. 4,天线?中波的天线不可能小了.有什么好方法来安排天线?如果用短波,有没有频率冲突的问题?

这些事情有意思,需要有人来做.

家园 我已曾经做过推算,不成立

中波可以传送能量,比如矿石收音机就不需要电池, 这没有错。 错的是需要很大的天线, 地线,这样的商业价值很小;

其次是感应电压很低,毫伏级的,无法直接利用。用变压器升压,轻微的漏磁就会影响高Q值谐振Tank偏离谐振点。

去年我也一样的想法,花了几十万来验证这个想法,但结局是不行。重新学习麦克斯韦方程,重新推导, 发现真的不行。

家园 大致算了一下接收功率

频率,按照1000千赫兹算,我查了一下这个是多地中波广播频率。对应波长300米。

发射功率10千瓦,好像发射天线最大能容量功率就是这个,我觉得已经算很大了。

传播距离按100公里算,接收天线增益为1,发射天线为1,默认极化匹配。

按照这个数据,代入福瑞斯传输公式,计算得到接收功率为0.00057瓦特。

以上没有考虑任何损耗,加入各种环境损耗,接收功率势必更小。

家园 暂时先搁置,待我改日回来,作将善云梯仰攻
家园 日本成功试验微波无线输电

 【环球科技综合】据日本共同社12日报道,三菱重工当天宣布,在地面上进行的电力长距离无线输送验证试验获得成功。该技术未来有望用于太空太阳能发电站。

  报道称,该验证试验于2月24日在神户造船所内实施。输送电力的装置以及接收装置之间相距500米。试验中,10千瓦电力转换成微波后输送,成功点亮了500米外的接收装置上的LED灯。据称,这是至今在日本国内成功的试验中距离最长、电力最大的一次。

  科学家认为,微波输电技术最可能用于太空的太阳能发电站。三菱重工计划在2030年至2040年运用该技术,将太空的发电装置获得的电能通过微波向地面传输。此外,该技术有望在其他领域也得到利用,例如海上风力发电站向陆地输电以及电动汽车无线充电等领域。 (陈 山)

家园 壕,求风投。

我最擅长的就是在别人都认为不可能的地方,找出可能的隙缝。

无人机+特斯拉线圈

[FLASH]https://www.youtube.com/v/AqyubVwOV7w[/FLASH]

往前走一步。能在特斯拉电圈里自己快速充电的无人机,飞过来给你的电动车,电子设备,无线充电。飞行电池+充电线。

家园 大多数RFID芯片本来就是这么接受能量的啊

接受高频然后转成直流给芯片供电,所以要离读卡器非常的近...

家园 【商榷】热电发电考虑过吗?

要从覆盖范围和用途设计最小功能单位。然后再考虑成本等,实际上在无人值守的地方不少是用热电发电供给电能的。

家园 这无人机加了很好的法拉第笼啊

没保护啊早让放电烧坏了

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