隨著物聯(lián)網(wǎng)作為一個行業(yè)的成熟，很明顯，大多數(shù)用例將涉及電池供電的設(shè)備，這帶來了一系列獨(dú)特的挑戰(zhàn)。多達(dá)70%的物聯(lián)網(wǎng)項目可能屬于這一類，它們蓬勃發(fā)展的機(jī)會將完全取決于延長設(shè)備壽命的節(jié)能策略。

節(jié)能是一個難題

節(jié)能需要許多奇怪的部分，必須單獨(dú)仔細(xì)調(diào)整，然后協(xié)調(diào)在一起以創(chuàng)建一個整體。它需要采用端到端方法來規(guī)劃和開發(fā)能源優(yōu)化解決方案。從一開始，就必須為用例制定非常詳細(xì)的計劃，并為一些關(guān)鍵問題制定明確的答案。

這些是每個開發(fā)人員在采取任何行動之前應(yīng)該問的關(guān)鍵問題：

用例是什么？

設(shè)備需要持續(xù)多長時間？一周，一個月，一年，十年？

數(shù)據(jù)會丟失嗎？是否需要重新傳輸？

數(shù)據(jù)需要多久傳輸一次？

有效載荷有多大？

電池的最大物理尺寸是多少？

是否可以利用充電機(jī)制（例如，太陽能或手動電池交換）？

每個用例都是獨(dú)一無二的，可以根據(jù)上述答案調(diào)整無數(shù)的排列，但有幾個一般建議應(yīng)該適用于幾乎任何物聯(lián)網(wǎng)項目。

以下是最重要的建議：

一切都從物聯(lián)網(wǎng)項目的硬件設(shè)置開始。在微控制器（MCU）級別，硬件應(yīng)幾乎完全滿足用例的要求。顯然，功率不足的硬件設(shè)置不起作用，但功能過大的硬件意味著更高的成本以及浪費(fèi)的能源。偉大是好的敵人，所以不要超支或購買硬件，因為它很劃算。幾個好的MCU可能是STM32或ESP32，但這完全取決于用例。

建議盡可能將CPU / MCU置于深度睡眠模式。大多數(shù)現(xiàn)代MCU已經(jīng)支持深度睡眠模式，但仔細(xì)檢查所選組件是否支持它很重要。

同樣在硬件方面，使用NB-IoT或LTE-M的蜂窩調(diào)制解調(diào)器支持釋放輔助指示（RAI）、電源安全模式（PSM）和擴(kuò)展不連續(xù)接收（eDRX）也很重要。請注意，這些可能并非在所有國家/地區(qū)或通過所有運(yùn)營商提供，因此請務(wù)必檢查每個推出方案。在能源優(yōu)化方面，NB-IoT通常被推薦超過其他承載，但對于移動產(chǎn)品，LTE-M可能是更好的選擇。

談到固件，尤其是操作系統(tǒng)，是否有不需要在后臺運(yùn)行的進(jìn)程或線程？確保上面沒有任何東西會緩慢而肯定地耗盡電池電量。要找出哪些進(jìn)程可以禁用，請查看正在運(yùn)行的進(jìn)程的完整列表并研究每個進(jìn)程的用途。如果用例不需要它，請將其關(guān)閉。

還需要考慮固件的業(yè)務(wù)邏輯。通過查看傳感器值并確定發(fā)送頻率來優(yōu)化數(shù)據(jù)處理非常重要。區(qū)分從源記錄傳感器值的頻率，以及將這些測量值發(fā)送到云系統(tǒng)的頻率。通常不需要同時錄制或發(fā)送它們，因此一個好的調(diào)整是經(jīng)常錄制它們，在本地緩沖并批量發(fā)送以減少無線電廣播時間。或者僅發(fā)送值的平均值。

嘗試在發(fā)送之前壓縮消息負(fù)載。與其一遍又一遍地發(fā)送冗長而明確的 JSON 對象，不如將數(shù)據(jù)壓縮為二進(jìn)制格式來節(jié)省能源。一個很好的例子是二進(jìn)制轉(zhuǎn)換語言 （BCL），它使用一個模板來指示如何將 JSON 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，反之亦然。當(dāng)然，云端點在收到數(shù)據(jù)時必須解壓數(shù)據(jù)才能獲取原始消息。

在構(gòu)建能源優(yōu)化產(chǎn)品時，優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議中有一些選擇可以產(chǎn)生很大的不同：Protobuf代替JSON，CoAP代替MQTT，NB-IoT代替LTE。

在開發(fā)過程中，必須進(jìn)行測量，然后再次測量。創(chuàng)建一個科學(xué)的環(huán)境來進(jìn)行測試，確保其可重復(fù)性。嘗試將條件設(shè)置為盡可能接近真實場景。如果可能，請使用最終硬件，而不是開發(fā)工具包。

顯然，構(gòu)建能源優(yōu)化的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品需要做很多工作，并且需要一定的心態(tài)來防止它成為事后的想法。優(yōu)化必須從一開始就考慮在項目中，從硬件到固件再到與云的連接的每一層。這可能是一個痛苦，但對能源優(yōu)化的關(guān)注是物聯(lián)網(wǎng)項目的真正成敗決定。

審核編輯：郭婷