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  • I matematici suggeriscono di scambiare energia wireless con i dati raccolti dai sensori nei dispositivi mobili

    Principio di funzionamento del sistema descritto nell'articolo. Credito:Olga Galinina

    I matematici RUDN hanno suggerito un incentivo per incoraggiare i partecipanti al crowd-sensing mobile. I dati raccolti dai sensori integrati nei dispositivi mobili personali (come gli smartphone) possono essere scambiati per servizi di ricarica wireless della batteria. L'opera è stata pubblicata in Comunicazioni wireless IEEE .

    La maggior parte dei moderni smartphone è già dotata di sensori che registrano informazioni ambientali come barometri, magnetometri, sensori di rumore e luce, termometri, e persino sensori di radiazioni nocive e umidità dell'aria. I gadget di nuova generazione dovrebbero avere sensori più complicati, come sensori di inquinamento atmosferico e rilevatori di allergeni. Il rilevamento della folla consente a un operatore di rete cellulare di raccogliere in modo anonimo le informazioni rilevate dai sensori dell'utente per il monitoraggio, pianificazione, e fornire servizi di smart city. Però, la principale difficoltà di questo approccio risiede nel fatto che i proprietari dei sensori non sono disposti a condividere queste informazioni al fine di proteggere i dati personali o risparmiare la carica della batteria. Il nuovo incentivo per fornire informazioni potenzialmente importanti è stato suggerito dai matematici RUDN.

    La sfida chiave del coinvolgimento di massa nel crowd sensing mobile è la scarsa motivazione degli abitanti delle città a fornire i propri dati agli operatori per l'elaborazione, anche se anonimo. La soluzione è stata suggerita da una proprietà ben nota di ogni dispositivo mobile:carica limitata della batteria, che diventa particolarmente importante quando aumenta il numero di dispositivi mobili personali. E se le persone potessero scambiare i dati necessari per l'energia? Dopo aver analizzato le possibili varianti di tale sistema, gli scienziati hanno convenuto che era applicabile per il rilevamento della folla.

    Un team di ricercatori del RUDN ha suggerito un sistema in cui i dispositivi portatili potrebbero caricare le batterie con l'energia radio ricevuta da una o più piccole stazioni base dotate di un'interfaccia di trasferimento di energia wireless funzionante a una frequenza assegnata diversa da quella utilizzata per la trasmissione dei dati. La trasmissione di energia sarebbe basata su radiazioni a radiofrequenza nell'intervallo 800-900 MHz, che aumenta il raggio di trasmissione a decine di metri rispetto alle tecnologie attuali.

    Il sistema funziona come segue:i sensori elettronici nei gadget raccolgono informazioni relative all'ambiente e le trasmettono alle stazioni base e al cloud, dove viene elaborato in modo anonimo e può essere utilizzato come fonte di Big Data per analisi successive. Un dispositivo portatile che fornisce i dati da una rispettiva area di copertura riceve energia da una trasmissione wireless. La potenza dei dispositivi è regolata per soddisfare i requisiti standard di protezione della salute umana.

    In particolare, gli specialisti ritengono che la ricarica secondo il modello suggerito possa supportare il lavoro continuo di piccoli dispositivi portatili (con capacità fino a 5 microwatt). Però, valutando il tempo di funzionamento di un accumulatore caricato in questo modo, è importante considerare diversi parametri di funzionamento del sistema (larghezza del fascio, la macro e micro mobilità dell'utente, oggetti ambientali che possono bloccare i raggi, il numero di sensori, distribuzione delle stazioni base e loro densità, eccetera), così come l'importanza dei dati raccolti in un dato luogo e momento. Gli accordi finali automatizzati tra l'operatore e uno smartphone possono essere regolati utilizzando schemi di aste.

    L'implementazione di un tale sistema sarebbe vantaggiosa per tutti:gli utenti che sarebbero in grado di caricare i propri dispositivi portatili, operatori di rete cellulare, e società terze che vogliono raccogliere, analizzare e monetizzare i dati. Inoltre, le autorità cittadine potrebbero anche utilizzare questi dati per ottimizzare molti servizi cittadini. La modellazione della mobilità degli utenti e i calcoli iniziali dell'energia ricevuta dai dispositivi portatili dalle stazioni base mostrano che l'idea è realizzabile dal punto di vista della fisica. Però, spostarlo dal mondo della modellazione al computer alla realtà richiede ulteriori studi da parte dei fisici, matematici, e ingegneri RF, compreso lo sviluppo di hardware e banchi di prova, pianificazione della distribuzione, ottimizzazione dei protocolli di comunicazione, e creazione di meccanismi di gestione. Il processo coinvolgerebbe anche specialisti in scienze sociali per la ricerca sul fattore umano.


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