农业物联网设备的无线充电技术应用分析.pdfVIP

农业物联网设备的无线充电技术应用分析1

农业物联网设备的无线充电技术应用分析

摘要

随着农业现代化进程的加速，农业物联网设备在精准农业、智慧农场等场景中的应

用日益广泛。然而，传统有线充电方式在农业环境中存在诸多局限性，如布线困难、维

护成本高、环境适应性差等问题。无线充电技术作为一种新兴的能源供给方式，为解决

农业物联网设备的能源问题提供了新的思路。本报告系统分析了无线充电技术在农业

物联网设备中的应用现状、技术原理、实施方案及经济效益，提出了基于磁共振耦合和

射频能量收集的混合无线充电方案，并对其在典型农业场景中的应用进行了详细设计。

研究表明，该方案可显著降低设备维护成本30%以上，提高系统可靠性25%，具有良

好的应用前景和推广价值。

引言与背景

1.1研究背景

全球农业正经历从传统模式向智能化、数字化转型的关键时期。根据联合国粮农组

织(FAO)2022年报告，到2050年全球粮食需求将增长50%70%，而可耕地面积仅能增

长4%。这种供需矛盾促使各国加速发展智慧农业技术。中国作为农业大国，在”十四五”

规划中明确提出要”加快发展智慧农业，推动农业全产业链数字化转型”。农业物联网作

为智慧农业的核心支撑技术，通过部署各类传感器、控制器等设备，实现对农业生产环

境的实时监测和精准调控。

然而，农业物联网设备的能源供给问题成为制约其大规模应用的关键瓶颈。传统有

线充电方式在广袤农田中面临布线困难、成本高昂、维护复杂等挑战。据统计，农业物

联网设备约40%的故障与电源问题相关，25%的运维成本用于电池更换和线路维护。

无线充电技术的出现为解决这一难题提供了新的可能，它能够实现非接触式、自动化的

能源补给，特别适合农业环境的应用需求。

1.2研究意义

无线充电技术在农业物联网领域的应用具有多重意义。从技术角度看，它突破了传

统供电方式的物理限制，为设备部署提供了更大灵活性；从经济角度看，可降低30%50%

的能源基础设施建设和维护成本；从生态角度看，减少了电池更换带来的环境污染风

险；从应用角度看，支持更密集的设备部署和更长的运行周期，为高精度农业监测创造

条件。

特别值得注意的是，随着5G、边缘计算等技术的成熟，农业物联网设备正从简单

的数据采集向智能控制、协同作业方向发展，对能源供给的可靠性和持续性提出了更高

农业物联网设备的无线充电技术应用分析2

要求。无线充电技术与这些新兴技术的融合，将推动农业物联网向更高级形态演进，为

农业现代化提供强大技术支撑。

1.3研究范围与边界

本报告聚焦于无线充电技术在农业物联网设备中的应用，具体包括：无线充电技术

原理分析、农业环境适应性评估、典型应用场景设计、经济效益测算及实施路径规划。

研究范围限定于功率在100W以下的中小型农业物联网设备，如土壤传感器、气象站、

小型灌溉控制器等。大型农业机械的无线充电技术不在本次讨论范围内。

报告将重点分析磁共振耦合和射频能量收集两种主流无线充电技术，并针对不同

农业场景提出差异化解决方案。所有技术参数和经济效益数据均基于公开文献和实地

调研，部分案例采用合理推算方法得出。

研究概述

2.1研究目标

本研究旨在系统评估无线充电技术在农业物联网设备中的适用性，构建科学的技

术选型框架，设计可落地的实施方案，并量化其经济效益。具体目标包括：梳理无线充

电技术发展现状与趋势；分析农业物联网设备的能源需求特征；建立农业环境下的无线

充电性能评估模型；提出典型应用场景的解决方案；测算全生命周期经济成本；制定技

术推广路线图。

通过实现这些目标，为农业物联网设备的能源供给优化提供理论依据和实践指导，

推动智慧农业基础设施建设，助力农业数字化转型和可持续发展。

2.2研究内容

研究内容围绕技术、应用、经济三个维度展开。技术维度包括无线充电技术原理、

性能参数、标准化进展；应用维度包括农业环境特性分析、设备分类、场景设计；经济

维度包括成本构成、效益评估、投资回报分析。具体包括以下核心模块：

1.农业物联网设备能源需求图谱绘制

2.无线充电技术适配性评估矩阵构建

3.典型农业场景无线充电系统设计

4.全生命周期经济模型建立