ZeroIoT: Det trådlösa sakernas internet, nu utan batterier
- Diarienummer
- CHI19-0003
- Projektledare
- Voigt, Thiemo
- Start- och slutdatum
- 210101-261231
- Beviljat belopp
- 31 977 212 kr
- Förvaltande organisation
- Uppsala University
- Forskningsområde
- Informations-, kommunikations- och systemteknik
Summary
Sakernas internet revolutionerar områden som hälsovård, flygindustrin och övervakning av kritisk infrastruktur. Idag är de flesta IoT-enheter batteridrivna, och att byta batterier är arbetskrävande och kostsamt. De mest energikrävande uppgifterna hos många IoT-enheter rör kommunikation, specifikt generera radiovågor. Så kallad backscatter löser detta genom att externa enheter genererar radiovågor, vilket reducerar energiförbrukningen flera storleksordningar. Det är inte tillräckligt att kombinera backscatter-lösningar med befintliga system för energiinsamling. Även om det gjorts framsteg inom dessa områden går det inte att bara ersätta ett batteri med energiinsamling. Befintliga lösningar ger inte pålitlig energitillförsel; IoT-enheter kan få slut på energi, stängas ner och tappa data. Tekniken intermittent beräkning (intermittent computing) syftar till att säkra att program kan fortsätta köras även när det är risk för energibrist. ZeroIoT gör ett batterilöst sakernas internet möjligt, genom att vidareutveckla och kombinera backscatter och intermittent beräkning. ZeroIoT riktar sig mot två applikationsområden. Inom sjukvård kan implanterade enheter förbättra diagnosmöjligheterna för sarkopeni och osteopeni/benskörhet, samt övervaka proteser. Inom området strukturövervakning kommer vi skapa nya metoder för fjärrövervakning av invallningsdammar. För att försäkra oss om god industripåverkan har det för projektet skapats en referensgrupp med omsorgsfullt utvalda medlemmar.
Populärvetenskaplig beskrivning
The Internet of Things (IoT) is revolutionizing domains of societal and industrial importance such as healthcare, aerospace, critical infrastructure monitoring, and process control. Currently, however, most IoT devices are battery-powered and replacing batteries is labor-intensive and hence costly. Furthermore, batteries contain a number of heavy metals and toxic chemicals. The most power-consuming task of typical IoT devices is communication; in particular, the generation of the radio waves. As RFID, backscatter avoids the energy expensive tasks of generating radio waves. Instead, specifically generated radios waves are backscattered by modulating an existing signal, for example, by reflecting the signal to send a ``1", or absorbing the existing signal and thereby sending a ``0". This reduces the power consumption for radio transmissions by orders of magnitude. Backscatter alone, even if combined with ambient energy harvesting, is not sufficient. While these technologies have made significant progress, merely replacing batteries with a harvesting unit rarely works. As energy harvesting provides energy opportunistically rather than constantly, devices may run out of energy, shut down and lose their state. Intermittent computing solves this issue through a combination of techniques that allow applications to make progress despite energy scarcity. ZeroIoT enables the battery-free IoT by advancing and combining backscatter and energy-driven intermittent computing. ZeroIoT targets two application domains. In healthcare, implanted devices will improve the diagnosis of Sarcopenia, the reduction in muscle mass and function, and Osteopenia, the erosion of bone minerals. Furthermore, we will improve the monitoring of prosthetic implants to discover when they have become dislodged. These innovations will reduce the cost for handling these diseases. In civil engineering, we will provide novel means to perform remote displacement monitoring for embankment dams. To ensure industrial impact, ZeroIoT has a carefully selected reference group that includes major Swedish companies such as Ericsson, Sandvik and Vattenfall.