Energy Harvesting in drahtlosen Sensornetzen

Einleitung

Unter dem Begriff „Energy Harvesting“ („Ernten von Energie“) versteht man die „Gewinnung“ von Energie aus der Umgebung, bzw. aus dem Kontext. So kann z.B. durch Vibration, Bewegung, Krafteinwirkung, Temperaturunterschiede oder Strahlung (Funkwellen) Energie zum Betrieb von kleinen und stromsparenden Geräten gewonnen werden.

In drahtlosen Sensornetzen werden verschiedenste Daten mithilfe von Sensorknoten aufgenommen, verarbeitet, gespeichert und versendet. Die Sensorknoten bestehen dabei in der Regel, aus einem Mikrocontroller, einem Funktransceiver mit Antenne, diversen Messaufnehmern, Datenspeicher und Energieversorgung. Am Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund wird zurzeit ein Sensorknoten für mobile Anwendungen entwickelt, der unter anderem zur Erfassung von Bewegungsdaten auch am menschlichen Körper getragen werden soll.

Aufgabenstellung

In dieser Arbeit sollen zunächst allgemein (also unabhängig vom Anwendungsfall) Möglichkeiten und Ausführungen von Energy Harvesting für drahtlose Sensornetze betrachtet und erläutert werden. Anschließend ist abzuwägen, welche „Energiequellen“ für den Anwendungsfall der am Körper getragenen Sensorik geeignet sind. Hierbei sind dann auch die Energieanforderungen des spezifischen Sensorknotens zu berücksichtigen.

Nach dieser theoretischen Betrachtung soll „proof of concept“, bzw. ein Prototyp zur Energiegewinnung für den erläuterten Anwendungsfall entwickelt werden, oder – sofern ein entsprechend geeignetes Produkt bereits auf dem Markt erhältlich ist – eine vorhandene Lösung so angepasst werden, dass sie prinzipiell im skizzierten Anwendungsfall einsetzbar ist.

In einer abschließenden Evaluation sind Möglichkeiten und Grenzen sowie die Leistungsfähigkeit des gewählten Ansatzes theoretisch (und ggf. praktisch) zu zeigen.

Je nach Art der Arbeit (Bachelor-, Projekt-, Master- oder Diplomarbeit) und persönlichem Interesse, soll hierbei nach Absprache der Schwerpunkt individuell gesetzt werden.

• Entwicklung eines universellen drahtlosen Sensorknotens