Reti di sensori oceanici che raccolgono e trasmettono alta qualità, i dati in tempo reale potrebbero trasformare la comprensione dell'ecologia marina, migliorare la gestione dell'inquinamento e dei disastri, e informare molteplici industrie che attingono alle risorse oceaniche. Un team di ricerca KAUST sta progettando e ottimizzando reti di sensori wireless subacquei che potrebbero migliorare notevolmente le apparecchiature di rilevamento oceaniche esistenti.

"Attualmente, i sensori subacquei utilizzano le onde acustiche per comunicare i dati, " spiega Nasir Saeed, che sta lavorando a un nuovo progetto di sensore ottico-acustico ibrido con i colleghi Abdulkadir Celik, Mohamed Slim Alouini e Tareq Al-Naffouri. "Però, mentre la comunicazione acustica funziona su lunghe distanze, può trasmettere solo quantità limitate di dati con lunghi ritardi. Recenti ricerche hanno anche dimostrato che il rumore creato dagli esseri umani negli oceani influisce negativamente sulla vita marina. Abbiamo bisogno di sviluppare alternative, sensori ad alta efficienza energetica che limitano l'inquinamento acustico generando dati di alta qualità."

Un'opzione è invece quella di utilizzare la tecnologia di comunicazione ottica, ma le onde luminose percorreranno solo brevi distanze sott'acqua prima di essere assorbite. I sensori ottici fanno anche molto affidamento sui meccanismi di puntamento e tracciamento per garantire che siano correttamente orientati per inviare e ricevere segnali. Il team propone quindi un sensore ibrido in grado di trasmettere contemporaneamente segnali acustici e ottici. In questo modo, una boa di raccolta dati sulla superficie dell'acqua può comunicare con ogni sensore in una rete sparsa al di sotto di essa.

Però, la ricerca marina richiede misurazioni accurate prese da luoghi precisi, quindi gli scienziati devono sapere dove si trova ogni sensore in un dato momento. Il team ha utilizzato la modellazione matematica per sviluppare una tecnica di localizzazione proof-of-concept.

"Utilizzando la nostra tecnica, i sensori trasmettono le informazioni sulla potenza del segnale ricevuto (RSSI) alla boa di superficie, " dice Saeed. "Per una grande distanza di comunicazione, i sensori utilizzano segnali acustici, ma se il sensore si trova a breve distanza da un altro sensore, invierà invece un segnale ottico."

Le misurazioni RSSI multiple per ciascun sensore vengono raccolte dalla boa di superficie. La boa pesa quindi queste misurazioni per dare la preferenza alle letture più accurate prima di calcolare dove è posizionato ciascun sensore.

I team di Alouini e Al-Naffouri propongono che i loro sensori richiederanno una nuova fonte di energia piuttosto che fare affidamento sulla batteria a breve termine. Prevedono un sistema di raccolta dell'energia che alimenta le celle a combustibile utilizzando alghe microscopiche o energia piezoelettrica (stress meccanico).