اینترنت اشیا بدون باتری
انرژی موجود در امواج رادیویی می‌تواند به جای باتری‌های موجود در دستگاه‌ها استفاده شود. اینترنت دیگر به سیستم‌های رایانه‌ای و تلفن‌های همراه محدود نیست و اشیا هم به اینترنت متصل می‌شوند. شاید تصور دنیایی كه در آن همه چیز به هم وصل هستند كمی سخت باشد، اما باید گفت جهانی مرتبط در حال ساخته شدن است. دنیا به‌زودی پر از حسگرهایی خواهد شد كه لحظه به لحظه در حال حس كردن اطراف هستند و میزان زیادی داده تولید می‌كنند. فرض كنید قرار است یك جنگل را از شر دزدان درخت محافظت كنیم، چند حسگر لرزش‌سنج به‌راحتی می‌توانند لرزش غیرمتعارف درختان را شناسایی و جنگلبانان را خبر كنند. اما این حسگرها برای زنده ماندن و اطلاع‌رسانی به انرژی نیاز دارند و انرژی خود را از باتری تامین می‌كنند. روش‌های نوینی برای استفاده نكردن از باتری در اینترنت اشیا پیدا شده كه بیشتر با آنها آشنا می‌شویم.
نویسنده : محسن سمسارپور
اهمیت باتری در اینترنت اشیا
باتری‌ها در صنایع مختلف و ابزارهای متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما باتری در اینترنت اشیا ویژگی‌های خاصی دارد. باتری‌های استفاده شده در اینترنت اشیا باید مصرف كم، توان و طول عمر بالا داشته باشند تا بتوان از آنها به‌راحتی در این صنعت استفاده كرد.
در مورد اهمیت بالای باتری در اینترنت اشیا، سیده نازنین موسوی، دانشجوی دكترای مخابرات سیستم در دانشگاه تربیت مدرس و كارشناس فنی حوزه اینترنت اشیا می‌گوید: «در بعضی از كاربردهای اینترنت اشیا امكان تعویض مداوم باتری وجود ندارد. از این‌رو باتری‌های نصب شده باید طول‌عمر بالایی داشته باشند (به‌طور معمول از چند ماه تا چند سال). با توجه به این‌كه ارسال اطلاعات در دستگاه‌های اینترنت اشیا بسیار كم است (گاهی یك بار ارسال در روز) مصرف انرژی در این بخش بسیار كم بوده و در نتیجه سیستم سخت‌افزاری بسیار ساده‌تر و كم حجم‌تری دارند. در صورتی كه طراحی باتری به‌گونه‌ای باشد كه حجم كمتری را اشغال كند، اندازه دستگاه نهایی كوچك‌تر می‌شود و از لحاظ هزینه نیز به‌صرفه‌تر است.»
مشكلات استفاده از باتری
باتری‌های مصرف‌شده به‌عنوان یك پسماند خطرناك محسوب می‌شوند و در بسیاری از كشورها، آژانس‌های حفاظت از محیط‌زیست، سعی در بازیافت این باتری‌ها دارند. در كشورهای اروپایی قوانین متعددی مبنی برای تولید، بهره‌برداری و بازیافت باتری‌ها وجود دارد تا به‌این‌ترتیب از اثرات سوء حضور این باتری‌ها در طبیعت جلوگیری كنند.
از آنجایی كه هر روز بر تعداد دستگاه‌های مرتبط با اینترنت اشیا افزوده می‌شود، احتمال استفاده بیشتر از باتری‌ها و تولید زباله باتری بیشتر نیز وجود دارد.
نمودار زیر روند افزایش تعداد دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیا را از سال 2015 تا 2025 نشان می‌دهد. همان‌طور كه ملاحظه می‌كنید تعداد دستگاه‌ها رو به افزایش است و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2015 حدود 44/75 میلیارد دستگاه متصل در حوزه اینترنت اشیا داشته باشیم.
به هر حال استفاده از هر تكنولوژی در كنار نكات مثبتی كه برای ما به ارمغان می‌آورد، می‌تواند موجب ایجاد ضرر شود. توجه ویژه به موضوع پسماند باتری‌های مصرف شده می‌تواند كشور را از چالش بزرگ پیشرو در حوزه آلودگی محیط‌زیست ناشی از این پسماندها دور كند. در غیر این صورت احتمالا تا چند سال آینده با چالش جدی در این حوزه روبه‌رو خواهیم بود.
كنار گذاشتن باتری
برای رفع مشكلات بیان شده شاید بهترین راه‌حل استفاده نكردن از باتری باشد، اما مگر می‌شود بدون باتری حسگرها كار كرده، داده جمع كنند و به سیستم‌های اینترنت اشیا بفرستند؟
نازنین موسوی می‌گوید: «در این روش از یك تكنیك جدید برای جمع‌آوری انرژی موجود در امواج رادیویی استفاده شده كه می‌تواند سبب حذف باتری‌های موجود در دستگاه‌ها شود. در واقع می‌توان از انرژی‌های ذاتی در امواج وای‌فای یا امواج رادیویی بلوتوث یا امواج شبكه‌های موبایل مانند شبكه LTE برای شارژ كردن حسگرهای كنترل از راه دور و بی‌سیم اینترنت اشیا استفاده كرد.»
براساس گفته‌های این كارشناس از مزایای استفاده از این روش حذف باتری و درنتیجه كاهش هزینه، اندازه و وزن دستگاه است.
طبق گفته پژوهشگران حوزه سخت‌افزاری اینترنت اشیا، كلید دستیابی عملی به این فناوری در تبدیل موج‌های AC به ولتاژ DC، با استفاده از متریال جدید است.
این پژوهشگران معتقدند برداشت 150 میكرووات توان (سطح توان یك سیگنال وای‌فای معمولی) با استفاده از دستگاه‌های مبدل موج AC به ولتاژ DC می‌تواند نزدیك به 40 میكرو وات انرژی الكتریكی تولید كند كه برای شارژ یك چیپ كافی است.
روش اعلام شده هنوز در فاز تحقیقاتی است، ولی محققان موسسه فناوری ماساچوست و دانشگاه ام‌آی‌تی (MIT) اعلام كرده‌اند در این زمینه پیشرفت‌هایی به دست آورده‌اند، به‌طوری كه قابلیت مقیاس‌پذیری نیز دارد.
اخیرا استارت‌آپی به نام Wiliot كه تحت حمایت شركت‌های آمازون و سامسونگ فعالیت می‌كند، اعلام كرده در حال ساخت تگ‌های بلوتوث بدون باتری است.
ضرورت توجه به تحقیقات در كشور
تكنولوژی‌های جدید معمولا با فاصله زمانی چند ساله وارد ایران می‌شوند. در مورد اینترنت اشیا و استفاده از آن در حال حاضر در كشور اقدامات مناسبی انجام شده است. خانم موسوی می‌گوید: «اینترنت اشیا به‌عنوان یك تكنولوژی جدید نیازمند فرهنگ‌سازی گسترده بین عموم مردم است تا افراد مختلف با مزایای استفاده از این تكنولوژی آگاه شوند. مركز نوآوری اینترنت اشیا (آیوتیك) یك پلتفرم نوآوری باز ایجاد كرده و همان‌طور كه از واژه پلتفرم بر‌می‌آید، این مركز یك‌هاب است برای اتصال شركت‌ها و سازمان‌های بزرگ كه نیازمند ورود جریان تكنولوژی هستند و كارآفرینان و نوآوران كه به‌دنبال كشف فرصت‌های جدید در عرصه اینترنت اشیا هستند.» به گفته این كارشناس در كنار مركز آیوتیك، فروم اینترنت اشیای ایران (IiF) نمایانگر تعامل سازنده و پویا میان تمام ذی‌نفعان اكوسیستم اینترنت اشیای كشور است كه در قالب یك ساختار غیردولتی پیشرو و تصمیم‌ساز، زمینه رشد و توسعه درون‌زا و برون‌گرای خدمات اینترنت اشیا را در تمام بخش‌های اقتصادی كشور فراهم می‌كند. موسوی معتقد است با توجه به چند‌بعدی و چند بخشی بودن موضوع اینترنت اشیا و تعدد ذی‌نفعان خصوصی، دولتی و حاكمیتی، برای موفقیت در توسعه بازار و مقابله با عقب‌ماندگی كشور در این حوزه باید در قالب كارگروه‌های تخصصی، همكاری و تعامل نزدیكی میان تمام ذی‌نفعان موثر در رفع چالش‌های كلیدی با هدف توسعه سریع‌تر شكل گیرد.
در مورد تكنولوژی جدید عدم استفاده از باتری در دستگاه‌های اینترنت اشیا نیز باید در كشور تحقیقات و ایده‌های اولیه شكل بگیرد، موسوی در این باره می‌گوید: «با توجه به این‌كه این پروژه فعلا در خارج از كشور در فاز تحقیقاتی است و تا تجاری شدن آن راه زیادی مانده، احتمالا استفاده از آن چند سال دیگر محقق خواهد شد، ولی در صورت ورود این تكنولوژی قطعا مصرف انرژی و آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از باتری‌های مصرف‌شده كاهش چشمگیری خواهد یافت. به‌علاوه از انرژی موجود در اطراف‌مان بیشترین بهره را می‌بریم. این موارد نشان‌دهنده ضرورت توجه ویژه به این تكنولوژی در كشور است.»
شاید اگر امروز توجه ویژه به موضوعات تحقیقاتی اینترنت اشیا داشته باشیم بتوانیم مانند بسیاری از موارد دیگر در جهان بین كشورهای برتر قرار بگیریم. اگر چند سال قبل به فكر تكنولوژی نانو نبودیم امروز دستاوردهای مناسبی در این حوزه نداشتیم. اكنون نوبت اینترنت اشیاست كه بتوانیم در آن پیشتاز بوده و حداقل در منطقه جزو كشورهای پیشرفته در این حوزه شویم.
(38)
