Intensive research on energy harvested sensor nodes with traditional battery powered devices has been driven by the challenges in achieving the stringent design goals of battery lifetime, information accuracy, transmission distance, and cost. This challenge is further amplified by the inherent power intensive nature of long-range communication when sensor networks are required to span vast areas such as agricultural fields and remote terrain. Solar power is a common energy source is wireless sensor nodes, however, it is not reliable due to fluctuations in power stemming from the changing seasons and weather conditions. This paper tackles these issues by presenting a perpetually-powered, energy-harvesting sensor node which utilizes a minimally sized solar cell and is capable of long range communication by dynamically co-optimizing energy consumption and information transfer, termed as Energy-Information Dynamic Co-Optimization (EICO). This energy-information intelligence is achieved by adaptive duty cycling of information transfer based on the total amount of energy available from the harvester and charge storage element to optimize the energy consumption of the sensor node, while employing in-sensor analytics (ISA) to minimize loss of information. This is the first reported sensor node < 35cm2 in dimension, which is capable of long-range communication over > 1Km at continuous information transfer rates of upto 1 packet/second which is enabled by EICO and ISA.


翻译:利用电池寿命、信息准确度、传输距离和成本等严格设计目标的挑战推动了对使用传统电池发电装置的能源收获传感器节点的深入研究。当传感器网络需要跨越农业田和偏远地形等广大地区时,远程通信就具有内在的电力密集性,这进一步加重了这一挑战。太阳能是一种常见的能源源,是无线传感器节点,但由于季节和天气条件变化导致电力波动,太阳能并不是可靠的。本文件处理这些问题的方法是提供一个永久动力的、节能采集传感器节点,利用最小规模的太阳能电池,能够通过动态地共同优化能源消耗和信息传输(被称为能源信息信息动态联合-同步化(EICO))进行远程通信。这一能源信息情报是通过根据收获器和充电存储器中可用能源总量的调整性信息循环转让实现的,以优化传感器节点的能源消耗,同时利用感官节点分析器(ISA),通过动态的同步联合优化能源消费和信息传输,通过动态联合优化能源消费和信息传输(称为E-In-In-Hi)进行远程通信,这是首次报告的感波段无源传输,这是SA的自动传输,这是第1级的S-SAL-SAL-SAL-xxxxxxxx

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