隨著物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)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(lái)了一系列獨(dú)特的挑戰(zhàn)。多達(dá)70%的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目可能屬于這一類(lèi)，它們蓬勃發(fā)展的機(jī)會(huì)將完全取決于延長(zhǎng)設(shè)備壽命的節(jié)能策略。

節(jié)能是一個(gè)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(gè)整體。它需要采用端到端方法來(lái)規(guī)劃和開(kāi)發(fā)能源優(yōu)化解決方案。從一開(kāi)始，就必須為用例制定非常詳細(xì)的計(jì)劃，并為一些關(guān)鍵問(wèn)題制定明確的答案。

這些是每個(gè)開(kāi)發(fā)人員在采取任何行動(dòng)之前應(yīng)該問(wèn)的關(guān)鍵問(wèn)題：

用例是什么？

設(shè)備需要持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間？一周，一個(gè)月，一年，十年？

數(shù)據(jù)會(huì)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(yáng)能或手動(dòng)電池交換）？

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

以下是最重要的建議：

一切都從物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的硬件設(shè)置開(kāi)始。在微控制器（MCU）級(jí)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(guò)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(gòu)買(mǎi)硬件，因?yàn)樗軇澦?。幾個(gè)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(qǐng)注意，這些可能并非在所有國(guó)家/地區(qū)或通過(guò)所有運(yùn)營(yíng)商提供，因此請(qǐng)務(wù)必檢查每個(gè)推出方案。在能源優(yōu)化方面，NB-IoT通常被推薦超過(guò)其他承載，但對(duì)于移動(dòng)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(tái)運(yùn)行的進(jìn)程或線程？確保上面沒(méi)有任何東西會(huì)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(qǐng)查看正在運(yùn)行的進(jìn)程的完整列表并研究每個(gè)進(jìn)程的用途。如果用例不需要它，請(qǐng)將其關(guān)閉。

還需要考慮固件的業(yè)務(wù)邏輯。通過(guò)查看傳感器值并確定發(fā)送頻率來(lái)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(cè)量值發(fā)送到云系統(tǒng)的頻率。通常不需要同時(shí)錄制或發(fā)送它們，因此一個(gè)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(wú)線電廣播時(shí)間?；蛘邇H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(zhǎng)而明確的 JSON 對(duì)象，不如將數(shù)據(jù)壓縮為二進(jìn)制格式來(lái)節(jié)省能源。一個(gè)很好的例子是二進(jìn)制轉(zhuǎn)換語(yǔ)言 （BCL），它使用一個(gè)模板來(lái)指示如何將 JSON 轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，反之亦然。當(dāng)然，云端點(diǎn)在收到數(shù)據(jù)時(shí)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(shí)，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(kāi)發(fā)過(guò)程中，必須進(jìn)行測(cè)量，然后再次測(cè)量。創(chuàng)建一個(gè)科學(xué)的環(huán)境來(lái)進(jìn)行測(cè)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(shí)場(chǎng)景。如果可能，請(qǐng)使用最終硬件，而不是開(kāi)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(lái)防止它成為事后的想法。優(yōu)化必須從一開(kāi)始就考慮在項(xiàng)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(gè)痛苦，但對(duì)能源優(yōu)化的關(guān)注是物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的真正成敗決定。

審核編輯：郭婷