Intelligente Sensoren tanken Strom aus ihrer Umgebung
Die begrenzte Speicherkapazität von Batterie in Verbindung mit ihrem Leistungsabfall nach einer gewissen Zeit gefährdet die kontinuierliche drahtlose Konnektivität, die für den sicheren und effektiven Betrieb drahtloser Sensornetzwerke (WSN) entscheidend ist. Darüber hinaus wird die Beseitigung von Altbatterien angesichts der wachsenden Zahl an WSN zu einem Umweltproblem. Im Rahmen des Projekts SWAP (Symbiotic wireless autonomous powered system) setzten Wissenschaftler neuartige Technologie ein, die es Drahtlossensoren ermöglicht, Energie aus ihrer Umgebung nutzbar zu machen: Photovoltaik und Wärmequellen. Solche Sensoren können einfach überall aufgestellt werden, sind autonom und haben keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt. Das SWAP-Team entwickelte erfolgreich eine erweiterte Sensorknoten-Plattform, bestehend aus einem hocheffizienten Hochfrequenz-Transceiver, einem Niedrigenergie-Mikrocontroller, einem Energiespeicher und modularen Nutzungsanlagen. Die Forscher leisteten hervorragende Arbeit in der Entwicklung des SWAP-Systems, sowohl im Bereich des Hardware-Designs als auch für die Kommunikationssoftware. Die Analyse von innovativen Drahtlosgeräten, Energieerntetechnologie und verlustbehafteten Kompressionsalgorithmen (bei denen einige Informationen verloren gehen) wies den Weg zum Entwurf des Prototyps. Dieser vereint Rechenleistung mit geringerem Stromverbrauch und ein Kommunikationsprotokoll, das den mit den IEEE/IETF-Standards (Institute of Electrical and Electronics Engineers / Internet Engineering Task Force) kompatibel ist. Um den Sensorbetrieb ohne Batterien erfolgreich zu demonstrieren, wählten die Partner einen kommerziellen Sensorknoten: den LoadSensing-Datenlogger, der in Echtzeit Daten aus Emissionen von einem Wi-Fi-Router drahtlos überträgt. Eine Videodemonstration des LoadSensing-Sensors im Betrieb findet sich auf der SWAP-Website. Der SWAP-Prototyp ist ein Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik, da er die elektromagnetische in die Sonnenenergieernte integriert. Die Austauschbarkeit der Erntesysteme bietet die beste Lösung für viele verschiedene Umgebungen. Die Projektergebnisse können so zur Entwicklung von WSN führen, die aus Geräten für die elektromagnetische und Solarenergieernte, eingebettet in flexible Textil-, Polyethylenterephthalat- oder Papiersubstrate, aufgeladen werden können.
Schlüsselbegriffe
Strom, erneuerbare Energien, Energieernte, Umweltüberwachung, drahtlose Sensornetzwerke
