Recolectores móviles para Internet de las Cosas oportunista en entornos de ciudades inteligentes con transferencia inalámbrica de energía
Autores: Ijemaru, Gerald K.; Ang, Kenneth L.-M.; Seng, Jasmine K. P.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Recolectores móviles para Internet de las Cosas oportunista en entornos de ciudades inteligentes con transferencia inalámbrica de energía
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Internet de las cosas
Ciudad inteligente
Recolectores de datos móviles
Transmisores de energía inalámbrica
Nodos de sensores iot
Transferencia de energía inalámbrica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
En el contexto de Internet de las Cosas (IoT) para aplicaciones de Ciudades Inteligentes (SC), los Recolectores de Datos Móviles (MDCs) pueden ser explotados oportunísticamente como transmisores de energía inalámbrica para recargar los nodos sensores de IoT con restricciones energéticas ubicados dentro de su área de carga o cobertura. El uso de MDCs ha sido ampliamente estudiado y presenta varias ventajas en comparación con los métodos tradicionales que emplean puntos estáticos. Sin embargo, la recolección y transmisión de datos de los cientos de miles de sensores dispersos en prácticamente todas las ciudades inteligentes ha planteado algunos nuevos desafíos. Uno de estos problemas radica en cómo se alimentan estos sensores, ya que la mayoría de los sensores de IoT tienen restricciones energéticas extremas debido a su pequeñez y modo de despliegue. También es evidente que los nodos sensores más cercanos a los puntos de recolección de datos agotan su energía más rápido que sus contrapartes. Además, la recarga o reemplazo de baterías es impracticable y conlleva costos operativos muy altos. El reciente avance en las tecnologías de transferencia de energía inalámbrica (WPT) permite la transferencia de energía a los nodos sensores de IoT ávidos de energía de forma inalámbrica. WPT encuentra aplicaciones en implantes médicos, vehículos eléctricos, redes de sensores inalámbricos (WSNs), vehículos aéreos no tripulados (UAVs), teléfonos móviles, entre otros. El presente estudio destaca el uso de recolectores móviles (mulas de datos) como transmisores de energía inalámbrica para operaciones oportunísticas de IoT-SC. Específicamente, los vehículos móviles utilizados para la recolección de datos son explotados adicionalmente como transmisores de energía inalámbrica (cargadores de batería inalámbricos) para recargar de forma inalámbrica los nodos de IoT con restricciones energéticas ubicados dentro de su área de cobertura. Este documento primero presenta una encuesta exhaustiva de los diferentes aspectos de las tecnologías de transmisión de energía inalámbrica: arquitectura, fuentes de energía, modos de recolección de energía de IoT, técnicas de WPT y aplicaciones que pueden ser explotadas para escenarios de SC. También se destaca un análisis comparativo de las tecnologías de WPT para determinar la técnica más eficiente en términos energéticos para escenarios de IoT. Luego, proponemos un esquema de WPT que explota las redes vehiculares para operaciones oportunísticas de IoT-SC. Se realizan experimentos mediante simulaciones para evaluar el rendimiento del modelo propuesto e investigar la eficiencia de WPT de una red de IoT oportunista ávida de energía para diferentes factores de compensación.
Descripción
En el contexto de Internet de las Cosas (IoT) para aplicaciones de Ciudades Inteligentes (SC), los Recolectores de Datos Móviles (MDCs) pueden ser explotados oportunísticamente como transmisores de energía inalámbrica para recargar los nodos sensores de IoT con restricciones energéticas ubicados dentro de su área de carga o cobertura. El uso de MDCs ha sido ampliamente estudiado y presenta varias ventajas en comparación con los métodos tradicionales que emplean puntos estáticos. Sin embargo, la recolección y transmisión de datos de los cientos de miles de sensores dispersos en prácticamente todas las ciudades inteligentes ha planteado algunos nuevos desafíos. Uno de estos problemas radica en cómo se alimentan estos sensores, ya que la mayoría de los sensores de IoT tienen restricciones energéticas extremas debido a su pequeñez y modo de despliegue. También es evidente que los nodos sensores más cercanos a los puntos de recolección de datos agotan su energía más rápido que sus contrapartes. Además, la recarga o reemplazo de baterías es impracticable y conlleva costos operativos muy altos. El reciente avance en las tecnologías de transferencia de energía inalámbrica (WPT) permite la transferencia de energía a los nodos sensores de IoT ávidos de energía de forma inalámbrica. WPT encuentra aplicaciones en implantes médicos, vehículos eléctricos, redes de sensores inalámbricos (WSNs), vehículos aéreos no tripulados (UAVs), teléfonos móviles, entre otros. El presente estudio destaca el uso de recolectores móviles (mulas de datos) como transmisores de energía inalámbrica para operaciones oportunísticas de IoT-SC. Específicamente, los vehículos móviles utilizados para la recolección de datos son explotados adicionalmente como transmisores de energía inalámbrica (cargadores de batería inalámbricos) para recargar de forma inalámbrica los nodos de IoT con restricciones energéticas ubicados dentro de su área de cobertura. Este documento primero presenta una encuesta exhaustiva de los diferentes aspectos de las tecnologías de transmisión de energía inalámbrica: arquitectura, fuentes de energía, modos de recolección de energía de IoT, técnicas de WPT y aplicaciones que pueden ser explotadas para escenarios de SC. También se destaca un análisis comparativo de las tecnologías de WPT para determinar la técnica más eficiente en términos energéticos para escenarios de IoT. Luego, proponemos un esquema de WPT que explota las redes vehiculares para operaciones oportunísticas de IoT-SC. Se realizan experimentos mediante simulaciones para evaluar el rendimiento del modelo propuesto e investigar la eficiencia de WPT de una red de IoT oportunista ávida de energía para diferentes factores de compensación.