Smart Dust – Mischung aus Nanotechnologie und Energiemanagementtechnologie

Einleitung:

In einem der vorherigen Blogs haben wir über molekulare Kommunikation gesprochen, die von der Kommunikation in biologischen Systemen inspiriert ist und dafür das Konzept der Nanotechnologie nutzt Design.

Heute würden wir über eine weitere solche Technologie diskutieren, die eine der Anwendungen von Nanotechnologie-Designs ist und das ist Smart Dust. In der Nanotechnologie ist Smart Dust ein Ad-hoc-Netzwerk winziger Geräte, die mit drahtlosen mikroelektromechanischen Sensoren (MEMS) ausgestattet sind. Smart Dust wird auch als Smart Matter bezeichnet.

Definition:

Große Menge in sich geschlossener mikroelektromechanischer Geräte im Millimeterbereich, die aus Sensoren bestehen , Rechenfähigkeit, bidirektionale drahtlose Kommunikationstechnologie und eine Stromversorgung bilden den Smart Dust.

Diese einzelnen Geräte werden einzeln als Motes bezeichnet. Tausende dieser Partikel werden zusammen als Smart Dust bezeichnet. So kleine Partikel wie Staubpartikel könnten in der Atmosphäre eines Ortes verteilt werden, um Daten über die Luftqualität, die Temperatur und viele andere Dinge zu überwachen und zu sammeln. Smart Dust-Geräte finden in fast allen Bereichen Anwendung, von militärischen über meteorologische bis hin zu medizinischen Bereichen.

Schlüsselkomponenten:

Das Smart Dust-Gerät enthält folgende Komponenten:

Sensoren

Fotodetektorempfänger

Passiver Sender mit Corner-Cube-Retroreflektor

Aktiver Sender mit Laserdiode und Strahllenkung

Analoger Eingang/Ausgang, Signalverarbeitung (DSP oder Mikrocontroller) und Steuerschaltung

Stromquelle aus Solarzellen und Dickschichtbatterien.

Bildquelle: Researchgate.net

Mart-Staubkörnchen sind so klein wie Staubpartikel. Daher sind diese Partikel das perfekte Beispiel für Geräte, die sowohl evolutionäre als auch revolutionäre Fortschritte in der Miniaturisierungs-, Integrations- und Energiemanagementtechnologie nutzen. Für den Entwurf der kleinen Sensoren, optischen Kommunikationskomponenten und Stromversorgungen wurden mikroelektromechanische Systeme verwendet. Mikroelektronik wird verwendet, um große Funktionalität bei geringem Stromverbrauch bereitzustellen.

Smart Dust Motes besteht aus zwei Arten der aktiven und passiven Übertragung. Die aktive Übertragung nutzt Laserdioden und steuerbare Spiegel für die Kommunikation von Gerät zu Gerät. Während der Eckwürfelreflektor bei der passiven Übertragung zur Übertragung an Basisstationen verwendet wird.

Funktionsprinzip iple von Smart Dust:

Jeder Smart Dust Motes besteht aus einem Mikrocontroller, der die von ihm auszuführende Aufgabe bestimmt und die Stromversorgung verschiedener Komponenten des Systems überwacht, um Energie zu sparen. Der Mikrocontroller liest die Signale von einem der Sensoren, die verschiedene physikalische oder chemische Reize wie Temperatur, Umgebungslicht, Vibration, Beschleunigung oder Luftdruck messen. Beim Empfang des Signals verarbeitet er die Daten und speichert sie im Speicher.

Der Mikrocontroller steuert auch den optischen Empfänger, um zu prüfen, ob Kommunikationssignale von irgendjemandem vorliegen. Diese Kommunikationssignale bestehen aus neuen Programmen oder Nachrichten von anderen Teilnehmern. Als Reaktion auf diese Nachrichten oder auf eigene Initiative überträgt der Mikrocontroller mithilfe des Eckwürfel-Retroreflektors oder Lasers die Sensordaten oder eine Nachricht an eine Basisstation oder einen anderen Punkt.

Siehe auch: Biotechnologie: Reise von sein Ursprung bis heute – Infografik

Vorteile von Smart Dust:

Die Smart Dust-Technologie bietet viele potenzielle und tatsächliche Vorteile, die ein breites Spektrum von Branchen revolutionieren können, von der ökologischen Forschung über die Bestandskontrolle innerhalb einer Organisation bis hin zu verschiedenen Funktionen innerhalb einer im Stadtgebiet und beim Militär.

Es reduziert die Infrastruktur- und Systemkosten.

Es hilft den Mitarbeitern, die Fabrikproduktivität zu steigern.

Es verbessert die Sicherheit, Effizienz und Compliance am Arbeitsplatz.

Es ermöglicht den Landwirten ein besseres Zeitmanagement.

Es trägt zur Verbesserung des Düngemanagements bei, indem es die Bedürfnisse der Kulturpflanzen berücksichtigt.

Es minimiert die Menge fehlerhafter Produkte, die aus der Montage austreten.

Weitere Vorteile sind die Zustandsüberwachung der Ausrüstung, die Anlagenüberwachung, die Maschinensteuerung sowie die Prozessüberwachung und -steuerung.

Nachteile von Smart Dust:

Die Die größte Herausforderung besteht in der Privatsphäre, die ordnungsgemäß gehandhabt werden muss.

Es hat bei bestimmten Anwendungen zu schädlichen Umweltproblemen geführt.

Die Sensoren im Smart-Dust-Design sind sehr kostspielig und Daher sind die Kosten für die Systeme hoch.

Ein potenzieller Nachteil kann entstehen, wenn die Unternehmen Smart Dust verwenden, der Energie aus radioaktiven Quellen bezieht. Obwohl die Forscher bestätigen, dass es keine schädlichen Auswirkungen haben würde, könnten die Mitarbeiter die Arbeit verweigern.

Anwendungen von Smart Dust:

Fabrikautomatisierung und Chemiefabriken – Smart Dust-Partikel könnten sich in den Rohren von Chemiefabriken befinden um mögliche Korrosion zu erkennen sion oder zur Überprüfung auf unbeabsichtigte Freisetzung von Chemikalien.

Smart Dust Motes könnten auch zur Überwachung der Temperatur von Serverräumen verwendet werden und steuern so die Funktion von Klimaanlagen.

Umwelt- und Lebensraumüberwachung – Intelligente Staubpartikel könnten auch mit Sensoren gebaut werden, die den Verschmutzungsgrad in der Atmosphäre ermitteln könnten. Intelligente Staubpartikel könnten in den Wald geworfen werden und die Sensoren würden uns vor möglichen Bränden warnen.

Industrielle Sensorik – Intelligente Staubpartikel werden in Branchen eingesetzt, in denen kabelgebundene Sensoren nicht installiert werden könnten, wie etwa rotierende Maschinen und Windkanäle.

Transportbereich – Smart Dust könnte bei der Verkehrsüberwachung und Verkehrszeichenerkennung bei schlechten Wetterbedingungen von großem Nutzen sein. Intelligente Staubpartikel können als Sender fungieren und Signale an das System des Fahrzeugs übertragen, um den Fahrer bei schlechtem Wetter und schlechter Sicht auf Verkehrszeichen vor ihm aufmerksam zu machen.

Militärische Sensorik – Intelligente Staubpartikel könnten sich als hilfreich erweisen, wenn es darum geht, die Verkehrslage im Auge zu behalten Beobachten Sie feindliche Bewegungen in den unzugänglichen Gebieten. Sie prüfen auch, ob giftige und gefährliche Substanzen in der Luft freigesetzt werden.

Landwirtschaftssektor – Smart Dust könnte im Agrarsektor zur Überwachung der Lufttemperatur auf dem gesamten Weinbergfeld eingesetzt werden. Sie können bei Erkennung von Frost Alarmsignale senden, um sie vor Schäden zu schützen. Die Partikel könnten auch mit Sensoren ausgestattet werden, die den pH-Wert und den Salzgehalt des Bodens überwachen und erfassen können.

Fazit:

Die Anwendungen und Vorteile der intelligenten Staubtechnologie sind grenzenlos. Es könnte sich in fast allen Lebensbereichen, die dem menschlichen Geist einfallen, als von großem Vorteil erweisen. Viele Forschungen werden im Wesentlichen durchgeführt, um die Praktikabilität der Anwendungen zu testen und sie so klein wie möglich zu machen.

_{Lesen: 0}