Ściany mają uszy

Ściany mają uszy

Gdyby ściany miały uszy, mogłyby opowiedzieć domownikom wiele ciekawych rzeczy. Jak to, gdy woda przecieka na poddasze, albo ciepło ucieka zimą przez otwarte okno.

A ściany mają teraz uszy, dzięki urządzeniu, które wykorzystuje idące w ścianie przewody jako gigantyczną antenę. Czujniki skonstruowane przez naukowców z University of Washington i Georgia Institute of Technology wykorzystują domowe okablowanie do przesyłania informacji z i do każdego niemalże miejsca w domu, umożliwiając bezprzewodowym czujnikom działanie na jednej baterii przez całe dekady.

Podstawą koncepcji inteligentnego, efektywnego domu, który automatycznie adaptuje się do panujących warunków są niedrogie czujniki, które rejestrują temperaturę budynku, wilgotność, nasłonecznienie czy jakość powietrza.

„Tak naprawdę, jak dotąd, domowa sensoryka czy automatyka domu w ogóle wciąż jeszcze jest przyszłością.” – stwierdził Shwetak Patel z University of Washington. „Istniejąca technologia wciąż jest energochłonna i trudna we wdrożeniu.” – dodał.

Taki stan rzeczy utrzymuje się głownie dlatego, że dzisiejsze urządzenia bezprzewodowe albo transmitują sygnał na małą odległość, albo zużywają dużo energii i wymagają częstej wymiany baterii.

„Wyobraźmy sobie urządzenie, które ma już wbudowane baterie i może działać przez wiele lat.” – powiedział Patel. Użytkownicy mogliby rozmieścić tuziny takich czujników w całym domu, nawet w ścianach i trudno dostępnych miejscach.

Zespół Patela opracował sposób wykorzystania miedzianych przewodów elektrycznych jako gigantycznej anteny odbierającej bezprzewodowe sygnały o określonej częstotliwości. Czujnik małej mocy umieszczony w odległości 3 do 5 metrów od przewodu może wykorzystać taka antenę do przesyłania danych do centralnej bazy, która może znajdować się gdzieś w domu.

Urządzenie to nazwane zostało Sensor Nodes Utilizing Powerline Infrastructure (SNUPI), czyli czujniki wykorzystujące infrastrukturę energetyczną. Patel wspólnie z Erichem Stuntebeckiem jeszcze będąc doktorantami odkryli, że przewody elektryczne mogą służyć za antenę, szczególnie efektywnie dla częstotliwości 27 megaherców. Od tego czasu obaj pracują nad udoskonaleniem technologii.

W domu o powierzchni 300 metrów kwadratowych naukowcy przetestowali po pięć lokalizacji w każdym pomieszczeniu i odkryli, że poza zasięgiem systemu znalazło się zaledwie 5 procent domu. Dla porównania, w przypadku konwencjonalnej komunikacji bezprzewodowej o takim samym zużyciu energii poza zasięgiem pozostawało 23 procent powierzchni domu. Odkryli również, że przedłużenie anteny stanowić mogą miedziane rury, do których często podłączone są przewody uziemiające, przewody lamp, a także instalacja poza domem.

Podczas gdy tradycyjny system bezprzewodowy ma problem z przesyłaniem informacji przez ściany, ten działa w pobliżu ścian wręcz lepiej.

„W istniejących systemach czujniki zużywają przeszło 90 procent energii całego systemu. My odwróciliśmy te proporcje. Większość energii zużywane jest na obliczenia, gdyż komunikacja bezprzewodowa zuzywa jej znikoma ilość.” – stwierdził Gabe Cohn z University of Washington.

Skonstruowany prototyp wykorzystuje elektronikę, która czerpie podczas przesyłu mniej niż miliwat energii, z czego mniej niż 10 procent przypada na sama komunikację. W zależności od czujników, urządzenie może działać nieprzerwanie nawet przez 50 lat.

„Zasadniczo, bateria zacznie się rozkładać zanim przestanie działać.” – stwierdził Patel.

Obecnie naukowcy pracują nad tym, by jeszcze obniżyć zapotrzebowanie systemu na energię tak, by wyeliminować konieczność korzystania z baterii i zastąpić je energią pozyskiwana ze słońca, albo ruchu ciała.

Technologia ta nie zakłóca się wzajemnie z przepływem prądu czy innymi powstającymi systemami, które transmitują sygnały ethernetowe przez przewody elektryczne.

(lk)