Smart Dust – blanding av nanoteknologi og energiledelsesteknologi

Introduksjon:

I en av de tidligere bloggene snakket vi om Molecular Communication som er inspirert fra kommunikasjonen i de biologiske systemene og bruker konseptet Nano Technology for sin design.

I dag skal vi diskutere en slik teknologi til som er en av bruksområdene for Nano Technology-design, og det er Smart Dust. I nanoteknologi er smart dust et ad hoc-nettverk av bittesmå enheter utstyrt med trådløse mikroelektromekaniske sensorer (MEMS). Smart Dust blir også referert til som Smart Matter.

Definisjon:

Stor mengde selvstendige mikroelektromekaniske enheter i millimeterskala som består av sensorer , beregningsevne, toveis trådløs kommunikasjonsteknologi og en strømforsyning utgjør Smart Dust.

Disse enkeltenhetene blir individuelt referert til som Motes. Tusenvis av disse motene er samlet kjent som Smart Dust. Spor så små som støvpartikler kan spres i atmosfæren på et sted for å overvåke og samle inn data om luftkvalitet, temperatur og mange andre ting. Smart Dust-enheter har funnet applikasjoner innen nesten alt fra militære til meteorologiske til medisinske felt.

Nøkkelkomponenter:

Den smarte støvenheten inneholder følgende komponenter:

Sensorer

Fotodetektormottaker

Passiv sender med Corner-Cube retroreflektor

Aktiv sender med laserdiode og strålestyring

Analog inngang/utgang, signalbehandling (DSP eller mikrokontroller) og kontrollkretser

Strømkilde fra solceller og tykkfilmsbatterier.

Bildekilde: researchgate.net

Mart-støvflekker er like små som støvpartikler. Derfor er disse motene det perfekte eksemplet på enhetene som bruker både evolusjonære og revolusjonerende fremskritt innen miniatyrisering, integrasjon og energistyringsteknologi. Mikro-elektromekaniske systemer har blitt brukt til å designe de små sensorene, optiske kommunikasjonskomponenter og strømforsyninger. Mikroelektronikk brukes for å gi god funksjonalitet med lavt strømforbruk.

Smart Dust Motes består av to typer overføring, aktiv og passiv. Den aktive overføringen bruker laserdiode og styrbare speil for enhet til enhet kommunikasjon. Mens hjørnekubereflektoren brukes i passiv overføring for overføring til basestasjoner.

Working Princ iple of Smart Dust:

Hver Smart Dust Motes består av mikrokontroller som bestemmer oppgaven som skal utføres av den og overvåker strømforsyningen til ulike komponenter i systemet for å spare energi. Mikrokontrolleren leser signalene fra en av sensorene som måler ulike fysiske eller kjemiske stimuli som temperatur, omgivelseslys, vibrasjon, akselerasjon eller lufttrykk. Når den mottar signalet, behandler den dataene og lagrer dem i minnet.

Mikrokontrolleren kontrollerer også den optiske mottakeren for å se etter kommunikasjonssignaler fra hvem som helst. Disse kommunikasjonssignalene består av nye programmer eller meldinger fra andre motes. Som svar på disse meldingene eller på eget initiativ, sender mikrokontrolleren sensordataene eller en melding til en basestasjon eller en annen mote ved hjelp av retroreflektoren eller laseren for hjørnekuben.

Se også: Bioteknologi: Reise fra dens opprinnelse til dato – Infographic

Fordeler med Smart Dust:

Smart Dust-teknologi har mange potensielle og faktiske fordeler som kan revolusjonere et bredt spekter av bransjer, alt fra økologisk forskning, lagerkontroll i en organisasjon, ulike funksjoner innenfor en byområde og militæret.

Det reduserer infrastruktur- og systemkostnadene.

Det hjelper ansatte med å øke fabrikkproduktiviteten.

Det forbedrer sikkerhet, effektivitet og samsvar på arbeidsplassen.

Det gir bøndene en bedre tidsstyring.

Det hjelper til med å forbedre gjødslingshåndteringen ved å ta hensyn til avlingens behov.

Det minimerer mengden av defekte produkter som kommer ut av montering.

Andre fordeler er utstyrsovervåkingstilstand, aktivaovervåking, maskinkontroll og prosessovervåking og kontroll.

Ulemper med Smart Dust:

Den største utfordringen som står overfor er personvernet som må håndteres på riktig måte.

Det har forårsaket negative miljøproblemer i visse applikasjoner.

Sensorene i den smarte støvdesignen er svært kostbare og dermed blir kostnadene for systemene høye.

En potensiell ulempe kan oppstå hvis selskapene bruker smart støv som henter energi fra radioaktive kilder. Selv om forskerne bekrefter at det ikke ville ha noen skadelige effekter, kan de ansatte nekte å jobbe.

Anvendelser av Smart Dust:

Fabrikkautomatisering og kjemisk anlegg – Smart Dust Motes kan være steder i rørene til kjemiske anlegg for å oppdage mulig korro sjon som skjer i dem eller for å sjekke for utilsiktet utslipp av kjemikalier.

Smart Dust Motes kan også brukes til å overvåke temperaturen i serverrommet, og kontrollerer derfor funksjonen til klimaanlegg.

Miljø- og habitatovervåking – Smarte støvflager kan også bygges med sensorer som kan identifisere forurensningsnivåene i atmosfæren. Smarte støvflekker kan slippes ned i skogen og sensorene vil advare oss om mulige branner.

Industriell sensing – Smart støv brukes i bransjer der kablede sensorer ikke kunne installeres som roterende maskiner og vindtunneler.

Transportdomene – Smart støv kan være til stor nytte ved trafikkovervåking og veiskiltgjenkjenning under dårlige værforhold. Smarte støvskyter kan fungere som kringkaster og overføre signaler til bilens system for å gjøre føreren oppmerksom på veiskiltet foran under dårlig vær og dårlig sikt.

Militær sensing – Smart støv kan vise seg å være til hjelp for å holde en øye på fiendens bevegelser i de utilgjengelige områdene. De sjekker også for utslipp av giftige og farlige stoffer i luften.

Landbrukssektoren – Smart Dust kan brukes i landbrukssektoren for å overvåke lufttemperaturen over vinmarken. De kan sende varselsignaler når de oppdager frosten for å beskytte dem mot eventuelle skader. Motene kan også bygges med sensorer som kan overvåke og fange opp jords pH og saltholdighet.

Konklusjon:

Anvendelsene og fordelene med smart støvteknologi er grenseløs. Det kan vise seg å være til stor fordel i nesten alle livssfærer menneskesinnet kunne tenke på. Mange undersøkelser pågår i utgangspunktet for å teste det praktiske ved applikasjonene og for å gjøre dem så små som mulig.

_{Les: 0}