This paper presents a low-power, self-sustainable, and modular wireless sensor node for aerodynamic and acoustic measurements on wind turbines and other industrial structures. It includes 40 high-accuracy barometers, 10 microphones, 5 differential pressure sensors, and implements a lossy and a lossless on-board data compression algorithm to decrease the transmission energy cost. The wireless transmitter is based on Bluetooth Low Energy 5.1 tuned for long-range and high throughput while maintaining adequate per-bit energy efficiency (80 nJ). Moreover, we field-assessed the node capability to collect precise and accurate aerodynamic data. Outdoor experimental tests revealed that the system can acquire and sustain a data rate of 850 kbps over 438 m. The power consumption while collecting and streaming all measured data is 120 mW, enabling self-sustainability and long-term in-situ monitoring with a 111 cm^2 photovoltaic panel.


翻译:本文为风力涡轮机和其他工业结构的空气动力和声学测量提供了一个低功率、自我维持和模块式无线传感器节点,其中包括40个高精度气动气压计、10个麦克风、5个差分压力传感器,并采用了损耗和无损的机载数据压缩算法,以降低传输能源成本;无线发射机以蓝牙低能5.1为基础,为长程和高输送量而调整,同时保持适当的人均能源效率(80 nJ);此外,我们实地评估了收集准确和准确空气动力数据的节点能力;室外实验试验显示,该系统可以在438米以上获得并维持850千bps的数据率;收集和流出所有测量数据时的动力消耗量为120 mW,从而能够以111厘米的光电池板进行自我维持和长期的就地监测。

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