Smart Dust – смесь нанотехнологий и технологий управления энергопотреблением

Введение:

В одном из предыдущих блогов мы говорили о молекулярной коммуникации, которая основана на коммуникации в биологических системах и использует концепцию нанотехнологий для своих целей. проектирование.

Сегодня мы обсудим еще одну такую ​​технологию, которая является одним из применений нанотехнологий, и это Smart Dust. В нанотехнологиях «умная пыль» представляет собой специальную сеть крошечных устройств, оснащенных беспроводными микроэлектромеханическими датчиками (МЭМС). Умную пыль также называют умной материей.

Определение:

Большое количество автономных микроэлектромеханических устройств миллиметрового размера, состоящих из датчиков. , вычислительные возможности, технология двунаправленной беспроводной связи и источник питания образуют Smart Dust.

Эти отдельные устройства по отдельности называются Motes. Тысячи этих пылинок известны под общим названием «Умная пыль». Мельчайшие частицы пыли могут быть рассеяны в атмосфере места для мониторинга и сбора данных о качестве воздуха, температуре и многом другом. Устройства Smart Dust нашли применение практически во всех сферах: от военной до метеорологической и медицинской.

Ключевые компоненты:

Умное пылевое устройство содержит следующие компоненты:

Датчики

Приемник фотодетектора

Пассивный передатчик с ретро-отражателем углового куба

Активный передатчик с лазерным диодом и управлением лучом

>

Аналоговый ввод/вывод, обработка сигналов (DSP или микроконтроллер) и схемы управления

Источник питания от солнечных элементов и толстопленочных батарей.

/p>

Источник изображения: Researchgate.net

Пылинки на рынке такие же крошечные, как частицы пыли. Таким образом, эти пылинки являются прекрасным примером устройств, использующих как эволюционные, так и революционные достижения в области миниатюризации, интеграции и технологий управления энергопотреблением. Микроэлектромеханические системы использовались для проектирования небольших датчиков, компонентов оптической связи и источников питания. Микроэлектроника используется для обеспечения высокой функциональности при низком энергопотреблении.

Smart Dust Motes включает два типа передачи: активный и пассивный. Активная передача использует лазерный диод и управляемые зеркала для связи между устройствами. В то время как отражатель углового куба используется в пассивной передаче для передачи на базовые станции.

Рабочий принцип Тип «умной пыли»:

Каждая «умная» пылинка состоит из микроконтроллера, который определяет задачу, которую она должна выполнить, и контролирует подачу питания к различным компонентам системы для экономии энергии. Микроконтроллер считывает сигналы с одного из датчиков, которые измеряют различные физические или химические воздействия, такие как температура, окружающий свет, вибрация, ускорение или давление воздуха. При получении сигнала он обрабатывает данные и сохраняет их в памяти.

Микроконтроллер также управляет оптическим приемником, проверяя наличие каких-либо сигналов связи кем-либо. Эти сигналы связи состоят из новых программ или сообщений от других мотов. В ответ на эти сообщения или по собственной инициативе микроконтроллер передает данные датчиков или сообщение на базовую станцию ​​или другую точку с помощью ретрорефлектора углового куба или лазера.

См. также: Биотехнология: Путешествие из ее происхождение до настоящего времени – инфографика

Преимущества Smart Dust:

Технология Smart Dust имеет множество потенциальных и реальных преимуществ, которые могут произвести революцию в широком спектре отраслей, начиная от экологических исследований, управления запасами внутри организации и различных функций внутри организации. городские районы и вооруженные силы.

Это снижает затраты на инфраструктуру и системы.

Это помогает сотрудникам повысить производительность предприятия.

Это повышает безопасность, эффективность и соблюдение требований на рабочем месте.

Это дает фермерам возможность лучше распределять время.

Это помогает улучшить управление внесением удобрений за счет учета потребностей урожая.

Это сводит к минимуму количество дефектных изделий, выходящих из сборки.

Другими преимуществами являются мониторинг состояния оборудования, мониторинг активов, управление машинами, а также мониторинг и контроль процессов.

Недостатки Smart Dust:

Самой большой проблемой, с которой приходится сталкиваться, является конфиденциальность, с которой необходимо обращаться должным образом.

Это вызвало неблагоприятные экологические проблемы в некоторых приложениях.

Датчики в конструкции «умной пыли» очень дороги и следовательно, стоимость систем возрастает.

Один потенциальный недостаток может возникнуть, если компании будут использовать интеллектуальную пыль, которая извлекает энергию из радиоактивных источников. Хотя исследователи подтверждают, что это не будет иметь никаких вредных последствий, сотрудники могут отказаться работать.

Применение «умной пыли»:

Автоматизация предприятий и химических заводов – «умные» пылинки можно размещать в трубах химических заводов. обнаружить возможную коррозию , происходящих в них, или для проверки случайного выброса химикатов.

Умные пылинки также можно использовать для мониторинга температуры в серверной комнате и, следовательно, для контроля работы кондиционеров.

Мониторинг окружающей среды и среды обитания. Умные пылевые пылинки также могут быть оснащены датчиками, которые смогут определять уровни загрязнения в атмосфере. Умные пылинки можно сбрасывать в лес, и датчики предупреждают нас о возможных пожарах.

Промышленное зондирование. Умная пыль используется в отраслях, где невозможно установить проводные датчики, например, во вращающихся машинах и аэродинамических трубах.

Транспорт. Умная пыль может принести большую пользу при наблюдении за дорожным движением и распознавании дорожных знаков в плохих погодных условиях. Умные пылинки могут функционировать как передатчики и передавать сигналы в системы автомобиля, чтобы информировать водителя о дорожных знаках впереди в плохую погоду и плохую видимость.

Военное зондирование – умная пыль может оказаться полезной в поддержании безопасности следить за передвижениями противника в труднодоступных районах. Они также проверяют наличие в воздухе каких-либо ядовитых и опасных веществ.

Сельскохозяйственный сектор – Smart Dust можно использовать в сельском хозяйстве для мониторинга температуры воздуха на винограднике. Они могут передавать предупреждающие сигналы при обнаружении заморозков, чтобы защитить их от любого повреждения. Моты также могут быть оснащены датчиками, которые смогут контролировать и фиксировать pH и засоленность почвы.

Вывод:

Применение и преимущества технологии «умной» пыли очевидны. Безграничный. Это может оказаться очень полезным практически во всех сферах жизни, о которых только может подумать человеческий разум. Многие исследования проводятся в основном с целью проверить практичность приложений и сделать их как можно более миниатюрными.

_{Читать: 0}