Smart Dust – Miscela di nanotecnologia e tecnologia di gestione energetica

Introduzione:

In uno dei blog precedenti, abbiamo parlato di Comunicazione Molecolare che si ispira alla comunicazione nei sistemi biologici e utilizza il concetto di Nano Tecnologia per la sua progettazione.

Oggi discuteremo di un'altra tecnologia simile che è una delle applicazioni dei progetti Nano Technology e cioè Smart Dust. Nella nanotecnologia, la polvere intelligente è una rete ad hoc di minuscoli dispositivi dotati di sensori microelettromeccanici wireless (MEMS). Smart Dust viene anche chiamata Smart Matter.

Definizione:

Grande quantità di dispositivi microelettromeccanici autonomi su scala millimetrica che comprendono sensori , capacità di calcolo, tecnologia di comunicazione wireless bidirezionale e un alimentatore formano Smart Dust.

Questi singoli dispositivi vengono chiamati individualmente Motes. Migliaia di questi granelli sono noti collettivamente come Smart Dust. Particelle minuscole come particelle di polvere potrebbero essere diffuse nell'atmosfera di un luogo per monitorare e raccogliere dati riguardanti la qualità dell'aria, la temperatura e molte altre cose. I dispositivi Smart Dust hanno trovato applicazioni in quasi tutti i campi, dai militari a quelli meteorologici e medici.

Componenti chiave:

Il dispositivo Smart Dust contiene i seguenti componenti:

Sensori

Ricevitore fotorilevatore

Trasmettitore passivo con retroriflettore Corner-Cube

Trasmettitore attivo con diodo laser e orientamento del raggio

Ingresso/Uscita analogica, elaborazione del segnale (DSP o microcontrollore) e circuiti di controllo

Fonte di alimentazione da celle solari e batterie a film spesso.

Fonte immagine: searchgate.net

i granelli di polvere del mercato sono piccoli quanto le particelle di polvere. Pertanto, questi granelli sono l’esempio perfetto di dispositivi che utilizzano progressi sia evolutivi che rivoluzionari nella tecnologia di miniaturizzazione, integrazione e gestione dell’energia. I sistemi microelettromeccanici sono stati utilizzati per progettare piccoli sensori, componenti di comunicazione ottica e alimentatori. La microelettronica viene utilizzata per fornire grandi funzionalità con un basso consumo energetico.

Smart Dust Motes comprende due tipi di trasmissione attiva e passiva. La trasmissione attiva utilizza diodi laser e specchi orientabili per la comunicazione da dispositivo a dispositivo. Mentre il riflettore del cubo angolare viene utilizzato nella trasmissione passiva per trasmettere alle stazioni base.

Principio di funzionamento iple of Smart Dust:

Ogni Smart Dust Motes è composto da un microcontrollore che determina il compito da eseguire e monitora l'alimentazione ai vari componenti del sistema per risparmiare energia. Il microcontrollore legge i segnali provenienti da uno dei sensori che misurano diversi stimoli fisici o chimici come temperatura, luce ambientale, vibrazione, accelerazione o pressione dell'aria. Quando riceve il segnale, elabora i dati e li memorizza nella memoria.

Il microcontrollore controlla anche il ricevitore ottico per verificare eventuali segnali di comunicazione da parte di chiunque. Questi segnali di comunicazione consistono in nuovi programmi o messaggi provenienti da altri mote. In risposta a questi messaggi o di propria iniziativa, il microcontrollore trasmette i dati del sensore o un messaggio a una stazione base o a un altro mote utilizzando il retroriflettore o il laser del corner cube.

Vedi anche: Biotecnologia: viaggio da dalla sua origine fino alla data - Infografica

Vantaggi di Smart Dust:

La tecnologia Smart Dust ha molti vantaggi potenziali e reali che possono rivoluzionare un'ampia gamma di settori che vanno dalla ricerca ecologica, al controllo dell'inventario all'interno di un'organizzazione, a varie funzioni all'interno di un area urbana e militare.

Riduce i costi infrastrutturali e impiantistici.

Aiuta i dipendenti ad aumentare la produttività della fabbrica.

Migliora sicurezza, efficienza e conformità sul posto di lavoro.

Offre agli agricoltori una migliore gestione del tempo.

Aiuta a migliorare la gestione della fertilizzazione considerando le esigenze del raccolto.

It riduce al minimo la quantità di prodotti difettosi che si staccano dall'assemblaggio.

Altri vantaggi sono il monitoraggio delle condizioni dell'attrezzatura, il monitoraggio delle risorse, il controllo della macchina e il monitoraggio e controllo del processo.

Svantaggi di Smart Dust:

Il La sfida più grande da affrontare riguarda la privacy, che deve essere gestita correttamente.

In alcune applicazioni ha causato problemi ambientali avversi.

I sensori nel design intelligente della polvere sono molto costosi e quindi il costo dei sistemi diventa elevato.

Un potenziale svantaggio potrebbe sorgere se le aziende utilizzassero polvere intelligente che trae energia da fonti radioattive. Anche se i ricercatori confermano che non avrebbe alcun effetto dannoso, i dipendenti potrebbero rifiutarsi di lavorare.

Applicazioni della Smart Dust:

Automazione di fabbrica e impianti chimici – I granelli di polvere intelligenti potrebbero essere posizionati nei tubi degli impianti chimici per rilevare la possibile corrosione sione che si verifica al loro interno o per verificare il rilascio accidentale di sostanze chimiche.

Gli Smart Dust Motes potrebbero essere utilizzati anche per monitorare la temperatura della sala server, controllando quindi il funzionamento dei condizionatori d'aria.

Monitoraggio dell’ambiente e dell’habitat – I granelli intelligenti della polvere potrebbero anche essere costruiti con sensori in grado di identificare i livelli di inquinamento nell’atmosfera. I granelli di polvere intelligente potrebbero essere lasciati cadere nella foresta e i sensori ci avvertirebbero di possibili incendi.

Rilevamento industriale: la polvere intelligente viene utilizzata nelle industrie in cui non è possibile installare sensori cablati, come macchine rotanti e gallerie del vento.

Ambito dei trasporti – La polvere intelligente potrebbe essere di grande beneficio nella sorveglianza del traffico e nel riconoscimento dei segnali stradali in condizioni meteorologiche avverse. I granelli di polvere intelligenti possono funzionare come emittenti e trasmettere segnali al sistema dell'auto per avvisare il conducente della segnaletica stradale davanti a sé in caso di maltempo e scarsa visibilità.

Rilevamento militare: la polvere intelligente potrebbe rivelarsi di aiuto nel mantenere un occhio ai movimenti nemici nelle zone inaccessibili. Controllano inoltre il rilascio di sostanze velenose e pericolose nell'aria.

Settore agricolo – La polvere intelligente potrebbe essere utilizzata nel settore agricolo per monitorare la temperatura dell'aria nel campo del vigneto. Possono trasmettere segnali di allarme in caso di rilevamento del gelo per proteggerli da eventuali danni. I granelli potrebbero anche essere dotati di sensori in grado di monitorare e catturare il pH e la salinità del suolo.

Conclusione:

Le applicazioni e i vantaggi della tecnologia della polvere intelligente sono illimitato. Potrebbe rivelarsi di grande vantaggio in quasi tutte le sfere della vita a cui la mente umana può pensare. Sono in corso molte ricerche fondamentalmente per testare la praticità delle applicazioni e per renderle quanto più piccole possibile.

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