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 soll zunächst ein umfassender Überblick über die Möglichkeiten und Ausprägungen des sogenannten „Energy Harvesting“, gegeben werden. In einem weiteren Schritt, sind diese Verfahren für ihre allgemeine Eignung in drahtlosen Sensornetzen einzuordnen und zu bewerten.

Anschließend ist abzuwägen, welche „Energiequellen“ für verschiedene Anwendungsfälle der am Körper getragenen Sensorik geeignet sind. Dazu sind zunächst verschiedene Einsatzszenarien für am Körper getragene Sensorknoten bzw. Sensornetze in Anlehnung an das GAL-Projekt zu definieren. Um eine valide Aussage über die benötigte Energie für diese Anwendungsfälle zu bekommen, sind entsprechende Messungen mit den am IBR entwickelten INGA-Sensorknoten durchzuführen.

In einer Analyse sollen detailliert Grenzen und Möglichkeiten dargelegt werden, unter welcher Voraussetzung sich welche Anwendung mit welcher Ausprägung von „Engery Harvesting“ versorgen lässt.

• Entwicklung eines universellen drahtlosen Sensorknotens