南洋电缆：数据电缆的创新 人体通讯技术是什么？
健康监测功用逐步成为我们运用智能穿戴重要原因之一。但智能穿戴设备需求取下来充电，这会影响监测健康数据的完整性。
近来，美国马萨诸塞大学阿默斯特分校的研讨人员规划了一种无需取下智能穿戴设备就能够充电的新处理计划，名为ShaZam。
ShaZam其间的原理触及体内能量传输（Intra-Body Power Transfer，IBPT）技能，运用人体作为传输电力的前言，完成在用户与日常物品交互时以无线办法为可穿戴设备充电。
该研讨论文标题为《ShaZam一种经过人体体内能量传输技能，运用日常物品为智能穿戴设备充电计划（ShaZam:Charge-Free Wearable Devices via Intra-Body Power Transfer from Everyday Objects）》，于6月24日宣布在世界计算机学会（ACM）会议录上。
确保人体安全情况下，让电能流入流出
尽管在20世纪90年代IBPT的概念就被引进，可是可行性评价及实际运用等方面的探究还不是许多。与IBPT相关的首要技能应战是，在电流正向流入人体和反向流出人体的进程确保人体的安全。
受体内通讯（IBC）范畴的启示（IBC是一种把人体当作电缆，运用通讯设备进行双向数据通讯的技能），运用人体充电有两种潜在的处理计划，一是以人体为前向途径，运用准静态近场电容耦合树立信号回来途径的电容耦合办法，二是视人体为有耗导电介质的电容耦合办法。
在电容耦合办法中，功率发射器和接纳器都将具有一个电极（称为皮肤电极）与人体树立电容耦合和一个起浮的金属板（称为接地电极）在空气中树立另一个与环境的电容耦合（包括两个接地电极之间的寄生耦合）。
在这种装备中，人体周围的时变电场能够近似为一个均匀的相场，它会诱导电流流过人体安排，然后传递能量。
▲运用人体导电的示意图
美国马萨诸塞大学研讨人员的ShaZam智能穿戴设备充电处理计划，就选用这种电容耦合机制，其间正向电路构建办法是经过枯燥的铜原料电极让射频信号进入身体安排，回来电路则经过一对漂浮在空气中的铜制金属电极与周围环境之间的固有天然电容树立。
研讨人员试验了在人与三种不同设备（台式机外接键盘、笔记本上的键盘和轿车方向盘）触摸时，这些设备经过人体导电，将电力传输给腕戴式智能设备。
▲研讨人员选用3种日常设备进行试验
研讨人员规划的这种充电计划现在能够支撑Fitbit Flex和小米手环等超低功耗健康追寻器，但还无法支撑为像Apple Watch这种功耗高的可穿戴设备充电。
ShaZam目标、设备差异于其他无线充电
其实无线充电现已不算一项新技能了，各大手机及智能穿戴厂商都大秀其无线充电技能，像本年小米、OPPO发布了它们自己研制的无线充电技能。
无线充电是指运用磁感应、磁共振以及电容耦合等机理完成电源到负荷的近场电力传输技能。
无线电力传输办法大致分为两类：一类是运用能够接纳和发射无线电的天线，对进行能量传输的射频无线充电，另一类是运用仪器化的根底设施，可创立答应成对设备树立耦合的电场或磁场的电磁耦合无线充电（详细有电磁感应无线充电和电磁谐振无线充电两种略有差异的充电办法）。
射频无线充电设备要么运用专用发射器/接纳器进行周期性电能传输，要么从环境波源（如电视或播送电台）中搜集电能。
像小米的隔空充电便是，隔空充电桩会有对设备进行空间定位用的相位干与天线，勘探设备方位，以及相位操控天线阵列，经过波束成形将毫米波定向发射给设备。设备端装有信标天线，在空间场内播送设备方位信息，和接纳天线阵列将充电桩发射的毫米波信号，经过整流电路转化为电能。
电磁耦合无线充电技能研讨，更多研讨是重视电容和电感传输形式，它们在大房间内发生电场或磁场，答应设备经过场耦合取得功率。尽管比根据天线的充电体系更节能，可是需求对根底设施进行许多改造，以确保电场或磁场能够无处不在地掩盖所需的区域。
现在许多智能手表大多用这种电磁耦合无线充电办法，这些设备会经过磁场的无线磁路替代有线电线，完成电力的传输。充电时，充电器和被充电设备都得有线圈，并且两者的线圈有必要对齐，并在极近的间隔下（触碰）才干正常作业。
需求对齐线圈、间隔约束、充电设备数量约束这三项约束了电磁感应无线充电的开展。例如，华为的HUAWEI WATCH 3阐明书中介绍，要确保2个方面操作正确才干顺畅安全的充电，一是需“将手表放置在充电底座上，使手表反面贴合充电底座，调整贴合度直到手表屏幕呈现充电指示”，二是“在无线充电时，请运用专用底座并确保线圈正对”。
电磁谐振无线充电技能对方位和间隔要求更低，有助于处理充电方位和充电数量等问题。像OPPO本年发布的隔空充电技能，便是选用电磁谐振传递能量，即便发射端与接纳端的线圈方位没有彻底符合，也能够坚持充电。
ShaZam智能穿戴设备充电处理计划结合了射频无线充电、电磁感应和电磁谐振无线充电相同都是运用了电磁原理进行充电，差异点在于它们运用的电介质不同。电介质能够分为自由空间、人工根底设施和人体安排等等。而经过人体安排需求更重视其安全性。
ShaZam计划运用的电介质不同，其各设备和目标的规划与常见的无线充电办法上有较大差异。
ShaZam计划包括的IBPT的作业原理严厉约束人体安排直接耦合发射器和接纳器的发射功率，然后最大极限地减小发射器的尺度和对人体介质的损耗。
无线充电需考虑对其他设备的影响
近场无线充电运用安全性方面是需求要点考虑。特别是在高频（HF）范围内，入射时变电磁场（EMF）波会经过人体安排发生位移电流（即空间中电场的时刻改变），这或许导致安排的热损害，因而需求对选定的作业频率进行约束。
射频无线充电露出的另一个问题是，对自动/被迫医疗植入物的电磁搅扰以及对相同用到射频的设备会有影响。
工信部在本年2月发布的《无线充电(电力传输)设备无线电办理暂行规则（征求意见稿）》中就有相关内容规则，说到为了维护射电地理事务、确保船只、航空器专用无线电频率的运用安全，制止在射电地理台址的维护间隔内和船只、航空器内运用无线充电设备。
怎么处理或许削减这些影响，相同是智能穿戴无线充电需求考虑的工作。
定论：用户需求带动规划改变
从技能层面，经过人体为智能穿戴设备充电现已成为实际，可是安全性测验还比较简单，参加试验的志愿者数量不多，有些数据还不具有代表性。可是为运用人体做电介质充电的下一阶段发展现已夯实了根底。
像佳明出产的一款智能手表就配有太阳能充电功用，MATRIX的PowerWatch有运用人体热能充电功用，这些或许更倾向于户外用智能手表，各厂商也在研讨有没有更多的智能穿戴设备充电办法。
