Uma abordagem para redução para a modelagem da consciência de disponibilidade em nós sensores de rede de sensores sem fio

Adriano Borges da Cunha

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Type:	Tese de Doutorado
Title:	Uma abordagem para redução para a modelagem da consciência de disponibilidade em nós sensores de rede de sensores sem fio
Authors:	Adriano Borges da Cunha
First Advisor:	Diogenes Cecilio da Silva Junior
First Referee:	Antonio Otavio Fernandes
Second Referee:	Luigi Carro
Third Referee:	Jõao Baptista dos Santos Martins
metadata.dc.contributor.referee4:	Carlos Augusto Paiva da Silva Martins
Abstract:	Este trabalho tem como objetivo a modelagem da consciência de disponibilidade energética (CODE) em nós sensores de Rede de Sensores Sem Fio (RSSF). Esta técnica consiste em prover a informação da quantidade de energia disponível em cada nó sensor, em qualquer instante de tempo, de modo a viabilizar a manutenção, implementação de técnicas de auto-gerenciamento, planejamento de métricas de qualidade de serviço (QoS) e viabilidade operacional de RSSF. Para tal é necessária a modelagem da unidade de suprimento de energia dos nós sensores da RSSF. No caso de RSSF sem capacidade de captura de energia do ambiente, ela é composta apenas por pilhas ou baterias. Portanto, a implementação da CODE consiste em modelar pilhas e baterias. Em RSSF com capacidade de captura de energia do ambiente, o problema de estimação da quantidade de energia disponível em cada nó sensor consiste em modelar e gerenciar eficientemente as múltiplas fontes de energia da unidade de suprimento de energia dos nós sensores. O trabalho está dividido em duas fases: a primeira fase consiste em elaborar, a partir de uma abordagem qualitativa e quantitativa, a primeira geração de modelos de bateria para RSSF, baseados no método de sistema de escrituração, que contemplem, pelo menos, os efeitos da taxa de descarga e de relaxação. A segunda fase consiste no projeto e modelagem de uma unidade de suprimento de energia simples e de baixo custo para nós sensores de uma RSSF com captura de energia solar, habilitada com a CODE e o rastreamento do ponto de máxima potência (RPMP). Resultados mostram que a eficiência global diverge do ponto ótimo de operação de menos de 9% e, sob certas condições pode alcançar 0%, confirmando que é possível também ajustar o ponto de máxima potência de acordo com a demanda de carga. A caracterização do sistema composto por um mini-painel solar e supercapacitores, resultou em uma nova abordagem energeticamente eficiente, que habilita o nó sensor a receber energia de três fontes possíveis: supercapacitores, bateria de back-up e o mini-painel solar.
Abstract:	his work aims at modelling the Awareness of Available Energy (CODE in portuguese) in Wireless Sensor Network (WSN) nodes. This technique consists in providing the information of the amount of available energy in each sensor node at any time, making it possible to maintain, implement self-management techniques, plan quality of service (QoS) metrics and operational viability of WSN. In order to accomplish this it is necessary to model the energy supply unit of WSN nodes. In case of a WSN with no energy harvesting capability, this supply is based only on batteries. Thus, the implementation of CODE consists of the modelling of batteries. In case of a Energy-Harvesting WSN, the problem of estimating the amount of available energy consists of modelling and efficiently managing multiple sources of energy. This work is divided in two phases. The first phase is the elaboration, from a qualitative and quantitative approach, the first-generation of battery models for WSN, based on a book-keeping system method, that include at least the effects of discharge rate and relaxation. The second phase is the project and modelling of a simple and low cost energy supply unit with a solar energy harvest device, enabled with CODE and maximum-power-point tracking (MPPT). Experiments show that the global efficiency diverges from the optimal operating set point by less than 9%, and under certain conditions reaching 0%, confirming that it is also possible to adjust the maximum-power-point according to load demands. Characterization of an unit composed of a mini solar panel and supercapacitors, resulted in a new energy-efficient approach, that enables WSN nodes to obtain energy from three different sources: supercapacitors, back-up battery and a solar panel.
Subject:	Engenharia elétrica
language:	Português
Publisher:	Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials:	UFMG
Rights:	Acesso Aberto
URI:	http://hdl.handle.net/1843/COLT-8C7GX5
Issue Date:	22-Dec-2010
Appears in Collections:	Teses de Doutorado

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