211service.com
Sensorer använder byggnadens elektriska ledningar som antenn
Trådlösa sensorer utspridda i en byggnad kan övervaka allt från luftfuktighet och temperatur till luftkvalitet och ljusnivåer. Detta verkar vara en bra idé - tills du tänker på krånglet och kostnaden för att byta ut sensorernas batterier vartannat år. Problemet är att de flesta trådlösa sensorer överför data på ett sätt som tömmer batteriet.
Lite dribbler: Denna sensor skickar data trådlöst till kopparledningarna inom en byggnads väggar. Ledningarna sänder signalen till en basstation som är ansluten till ett uttag.
Forskare vid University of Washington har kommit på ett sätt att minska mängden energi som en sensor använder för att överföra data genom att utnyttja de elektriska ledningarna i en byggnads väggar som en antenn som sprider signalen. Tillvägagångssättet utökar en trådlös sensors räckvidd, och det betyder att dess batteri kan hålla upp till fem gånger längre än befintliga sensorer, säger forskarna.
Tekniken, kallad Sensor Nodes Utilizing Powerline Infrastructure (SNUPI), skickar en liten rännel av data trådlöst med en frekvens som resonerar med kopparledningarna i en byggnads väggar, säger Shwetak Patel , professor i datavetenskap och elektroteknik vid University of Washington. Kopparkablarna, som kan vara upp till 15 fot bort från sensorerna, fångar upp signalen och fungerar som en gigantisk mottagningsantenn, som överför data med 27 megahertz till en basstation som är ansluten till ett eluttag någonstans i byggnaden.
Elnätet har en förstärkningseffekt, säger Patel. Medan många lågeffektsensorer bara har en räckvidd på några få fot, säger han, kan hans prototypsensorer täcka det mesta av ett 3 000 kvadratmeter stort hem. I de flesta trådlösa sensorsystem, säger Patel, hindrar väggar överföring av sensordata, men med SNUPI, ju fler väggar i hemmet, desto bättre fungerar vårt system. Ett papper som beskriver arbetet kommer att presenteras på Ubiquitous Computing konferens i Köpenhamn, Danmark, i september.
Mest akademisk forskning om inbyggda sensornoder har sett på att bygga infrastruktur som ett problem, säger Matt Reynolds , professor i el- och datateknik vid Duke University. Patels arbete är intressant eftersom det vänder på problemet, säger han. Byggnadens ledningar är en del av lösningen snarare än en del av problemet.
Att använda elledningar för att överföra data är ingen ny idé. Bredband över elledningar, eller BPL, använder elnätet för att tillhandahålla Internetanslutning. Men att använda elledningar för att utöka utbudet av omgivande sensorer och minska deras strömförbrukning är nytt.
Forskarnas prototyp använder mindre än en milliwatt effekt när de överför data till elnätsantennen, och mindre än 10 procent av den effekten används för kommunikation. Framtida versioner, säger Patel, kommer att minska mängden ström som sensorn använder för beräkning, och kommer även att inkludera en mottagande antenn för tvåvägskommunikation mellan sensorerna och basstationen. Detta kan göra det möjligt för sensorn att acceptera en bekräftelse på att all data har tagits emot korrekt.
Patel, som grundade en startup för energiövervakning i hemmet som heter Zenzi som såldes till Belkin tidigare i år, har lanserat ett annat företag för att kommersialisera SNUPI. Han misstänker att metoden kan användas för mer än att övervaka luftkvaliteten i hemmen – den kan också användas för att samla in data från bärbara sensorer eller implanterad medicinsk utrustning. Faktum är att, säger Patel, preliminära studier har visat att den populära stegräknaren FitBit, som skickar data till en basstation trådlöst, kan hålla i ett år på en enda laddning, snarare än dess nuvarande varaktighet på 14 dagar, med hjälp av SNUPI-schemat.