Energiezuinige ontwerpen om draadloos ingebedde sensor nodes te laden

De ontwikkeling, productie en installaties van IoT nodes blijft verder toenemen. Deze toestellen, uitgerust met sensoren, zorgen voor een beter gemonitorde omgeving. In het ontwerp wordt het energieverbruik sterk gereduceerd. Verschillende technieken zoals de verlaging van dataoverdracht, de MCU in sleep plaatsen, … . worden toegepast. De autonomie hiervan bedraagt meestal een aantal maanden of jaren. Na verloop van tijd loopt de batterij leeg. Lege batterijen kunnen voorkomen worden door een energie-oogstsysteem te implementeren. Energie oogsten lukt niet op alle plaatsen zoals in donkere windloze omgevingen en kan de kost van de IoT modules sterk doen stijgen. Daarom is er nood aan een systeem om de nodes te herladen. Een verplaatsbare power bank kan een oplossing bieden. Batterijen van IoT nodes die zich in huizen of steden bevinden kunnen opnieuw herladen worden met een robot of drone. In de huiselijke omgeving kan een robot, gelijkaardig aan een robotstofzuiger, naar verschillende plaatsen rijden om allerlei toestellen bij te laden. Denk bijvoorbeeld aan lampen, kerstverlichting, … . Kabels in een woning kunnen zo vermeden worden. In dit doctoraat wordt er gekeken naar de efficiëntie van het laden van dergelijke nodes. De keuzes van de robot zullen rekening houden met de netenergie, het moment van de dag, de prioriteit van de IoT nodes, … . De robot zelf kan uitgerust worden met een energie-oogstsysteem om verder de efficiëntie te verhogen. Via deze weg kan de zonne-energie doorheen ramen naar toestellen gebracht worden. Een ander element in deze context is de data overdracht via een WPT (Wireless Power Transfer) link. IoT nodes in steden verzamelen soms een enorme hoeveelheid aan data. Al deze data doorsturen met LPWAN's is niet mogelijk. Lokale processing wordt verricht en de resultaten doorgestuurd. Veronderstel dat na verloop van tijd de batterij van een IoT node door een robot/drone wordt bijgeladen. Op dergelijke momenten is de robot beschikbaar om een grote hoeveelheid aan data te ontvangen of verzenden via de (WPT) link. Denk bijvoorbeeld aan IoT nodes waar audiosamples verzameld worden om geluidoverlast in een bepaalde buurt vast te leggen. Anderzijds zou op dergelijk momenten een software update kunnen uitgevoerd worden, daar dat meestal niet mogelijk is met de LPWAN's. Om dergelijk systeem waar te maken, is er nood aan een WPT link waar zowel grote hoeveelheden energie als grote hoeveelheden data moeten worden uitgewisseld.