Исследователи из Университета науки и технологий имени короля Абдуллы в Саудовской Аравии разработали концепцию небольших одноразовых беспроводных датчиков, которые можно объединить в сеть в рамках «умного города», связанного с Интернетом вещей.
KAUST Профессора электротехники Атиф Шамим и Кристиан Клодель вместе работали над созданием сетей беспроводных датчиков, которые помогут создать умные города будущего. Умные города будут соединены между собой тысячами интеллектуальных электронных устройств, содержащих датчики, которые взаимодействуют друг с другом, и с более мощными стационарными сетевыми узлами, которые будут отправлять любые собранные данные обратно на центральные серверы. Затем эти большие данные будут обработаны и проанализированы, а затем потенциально могут быть отправлены обратно на интеллектуальные устройства.
«Важнейшим компонентом этих процессов являются недорогие беспроводные сенсорные модули, - сказал Шамим. «Фиксированные сенсорные узлы полезны, но для них требуется много инфраструктуры, такой как башни и сборки. Наша идея состоит в том, что у вас будет несколько стационарных датчиков, но вы рассредоточите множество небольших мобильных датчиков, которые связываются по беспроводной связи со стационарными датчиками, которые затем передают всю полученную информацию на центральную станцию для анализа».
Небольшие мобильные датчики должны быть достаточно недорогими, чтобы их можно было практически использовать. Решение, которое придумали Клодель и Шамим, заключалось в использовании струйного принтера для печати электроники на бумаге электропроводящими чернилами. Затем бумага была сложена в куб размером 13 мм x 13 мм x 13 мм, заполненный небольшим и легким напечатанным на 3D-принтере микродатчиком и оснащенный напечатанной на 3D-принтере антенной снаружи куба. Для их исследовательского проекта мобильные датчики были созданы специально для использования в мониторинге движущейся воды, чтобы выдавать предупреждения о возможных наводнениях.
«Классические решения для зондирования, такие как стационарные беспроводные сенсорные сети или спутниковые изображения, слишком дороги или слишком неточны для обнаружения наводнений - и, в частности, внезапных наводнений - хорошо», - пояснил Клодель. «Вместо этого мы протестировали использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), оснащенных мобильными плавучими микродатчиками, напечатанными на 3D-принтере, и системами доставки датчиков для обнаружения и мониторинга внезапных паводков».
БПЛА будет сбрасывать плавучие датчики в воду, которую исследователи хотят контролировать, этот метод плавучего или мобильного зондирования называется лагранжевым зондированием. Плавающие датчики уносятся потоком воды, и, продолжая следовать за потоком воды, они будут передавать данные обратно на БПЛА, которые следуют за ними, собирая и передавая данные обратно на стационарную станцию. Используя этот постоянный поток данных, можно было бы предсказывать внезапные наводнения заранее или в режиме реального времени, когда они происходят, и предупреждать местных жителей, которые могут быть затронуты. Данные будут настолько точными, что можно будет предупредить только тех, кто находится в группе риска.
Были опасения, что датчики не будут работать в воде, а также в воздухе, поэтому бумажные кубики были заклеены водонепроницаемым клеем. Это сделало все устройство полностью электрически герметичным, но при этом чрезвычайно легким и плавучим. Датчик может передавать данные на 50 метров во всех направлениях и работает в воде так же хорошо, как и в воздухе.
Два профессора совместно работали над документом, в котором подробно описывается их исследование под названием «Плавучий трехмерный лагранжев датчик, напечатанный на струйной печати, для мониторинга наводнений в реальном времени», который, к сожалению, заблокирован платным доступом. KAUST будет патентовать процесс, а также другие технологические инновации.
Хотя их первые испытания были сосредоточены на системе раннего предупреждения о наводнениях, эта технология может применяться в различных приложениях. В кубы будут включены датчики, которые проверяют высокий уровень аммиака, серы или окиси углерода, а также могут определять влажность или температуру. Их могли сбросить в лесные пожары, стихийные бедствия или малонаселенные районы. они также могут быть интегрированы в носимые устройства, транспортные средства и даже бытовую технику. Эти недорогие и одноразовые датчики могут стать первым шагом к созданию жизнеспособного Интернета вещей.