Του ΓΙΑΝΝΗ ΛΥΒΙΑΚΗ
Πρωτοποριακή τεχνολογία ασύρματης δικτύωσης φυτών, με εξαιρετικά χαμηλό
κόστος, αναπτύχθηκε στο Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών
Υπολογιστών (ΗΜΜΥ) του Πολυτεχνείου Κρήτης!
Το σύστημα αυτό
λειτουργεί με ένα τρανζίστορ και μία κεραία σε κάθε φυτό που μεταδίδουν
πληροφορίες σε κεντρικό σταθμό (server) και επιτρέπουν στον αγρότη να
παρακολουθεί εξ αποστάσεως τις ανάγκες της καλλιέργειάς του (π.χ. σε
πότισμα μέσω δεδομένων σχετικών με την υγρότητα του εδάφους).
Επιστημονικός υπεύθυνος της όλης προσπάθειας είναι ο επίκουρος καθηγητής του Τμήματος ΗΜΜΥ του Πολυτεχνείου Κρήτης Αγγελος Μπλέτσας.
Οπως μας λέει ο κ. Μπλέτσας:
«Φανταστείτε ένα πολύ φτηνό κινητό τηλέφωνο, που θα κόστιζε 1 ευρώ ή λιγότερο και το οποίο θα μπορούσε να 'δικτυώσει', με σχετικά μικρό ενεργειακό κόστος, τα φυτά ή τα δέντρα σε μία γεωργική καλλιέργεια. Ο γεωργός θα μπορούσε να παρακολουθεί από μακριά, εάν το κάθε φυτό χρειάζεται πότισμα με βάση την υγρότητα του εδάφους ή ακόμη και να διαβάζει ηλεκτρικά σήματα στο κάθε φυτό (όπως το καρδιογράφημα στον άνθρωπο) και να εξάγει χρήσιμα συμπεράσματα, προγραμματίζοντας κατάλληλες δράσεις (π.χ. λίπανση, πότισμα κ.λπ.). Φανταστείτε δηλ. τεχνολογία ασύρματης δικτύωσης μια γεωργικής καλλιέργειας με σχετικά μικρό ενεργειακό και οικονομικό κόστος που θα επέτρεπε στον γεωργό να παρακολουθεί την εξέλιξη της παραγωγής από το κινητό του, ενώ ταυτόχρονα θα εξοικονομούσε σημαντικούς πόρους, όπως π.χ. το νερό».
Ο κ. Μπλέτσας επισημαίνει ότι «οι υπάρχουσες τεχνολογίες ασύρματης δικτύωσης δεν διαφέρουν σημαντικά από τον τρόπο που λειτουργεί το κινητό μας, το οποίο στηρίζεται στις αρχές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, με βάση τους νόμους του Maxwell (19ος αιώνας) και τα πειράματα του Marconi και του Tesla, στις αρχές του προηγούμενου αιώνα. Το οικονομικό κόστος ενός πομποδέκτη για δίκτυα αισθητήρων είναι της τάξης των 40 - 100 ευρώ και επομένως η δικτύωση εκατοντάδων φυτών είναι οικονομικά δυσβάστακτη.
Στο Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Πολυτεχνείου Κρήτης μελετάται η ασύρματη επικοινωνία με τεχνικές ανάκλασης και οπισθοσκέδασης αντί για την κλασική μέθοδο ακτινοβολίας. Το κάθε φυτό είναι εφοδιασμένο με μία κεραία, συνδεδεμένη σε ένα τρανζίστορ, το οποίο λειτουργεί ως διακόπτης. Σήματα εκπέμπονται από έναν κεντρικό σταθμό και το κάθε φυτό διαμορφώνει την πληροφορία που θέλει να στείλει μέσω του τρόπου που ανοιγοκλείνει το τρανζίστορ-διακόπτη. Ετσι, το σήμα πληροφορίας του φυτού μεταφέρεται σε έναν κεντρικό δέκτη μέσω ανάκλασης, επιτρέποντας στον πομπό του κάθε φυτού να απλοποιηθεί σε ένα μόνο τρανζίστορ, έναν φτηνό μικρο-ελεγκτή και μία κεραία. Το οικονομικό κόστος μπορεί να μειωθεί μία τάξη μεγέθους σε σχέση με κλασικούς Marconi πομποδέκτες, ενώ το ενεργειακό κόστος μία με δύο τάξεις μεγέθους. Η ιδέα επικοινωνίας μέσω ανάκλασης (ή μέσω οπισθοσκέδασης – 'backscatter radio' όπως είναι ο διεθνής όρος) χρησιμοποιείται σε εμπορικά συστήματα ραδιοσυχνοτικής αναγνώρισης (radio frequency identification - RFID) τα οποία στοχεύουν σε 'έξυπνες' ετικέτες και αυτόματη αποδελτίωση προϊόντων σε μια αποθήκη (εφαρμογές Logistics). Το βασικό πρόβλημα τέτοιων τεχνολογιών είναι η μικρή εμβέλεια, της τάξης των μερικών μέτρων. Στο Πολυτεχνείο Κρήτης πρόσφατα επιτεύχθηκε εμβέλεια περίπου 60 μέτρων σε εξωτερικούς χώρους, με εκμετάλλευση κατάλληλης αρχιτεκτονικής δικτύου, χρήση κατάλληλου λογισμικού επεξεργασίας σήματος και πρότυπου δέκτη χαμηλού κόστους. Η προσπάθεια για μεγαλύτερη εμβέλεια με χαμηλό ενεργειακό κόστος συνεχίζεται. Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν στο διεθνές συνέδριο IEEE RFID Technologies and Applications, τον περασμένο Νοέμβριο 2012, στη Νίκαια της Γαλλίας. Ταυτόχρονα, έχουν αναπτυχθεί τεχνικές που επιτρέπουν πολλά φυτά να επικοινωνούν ταυτόχρονα, χωρίς παρεμβολές μεταξύ τους. Επίσης, έχει αναπτυχθεί πειραματική υποδομή που επιτρέπει το προγραμματισμό μεγάλου πλήθους πομποδεκτών οπισθοσκέδασης από μακριά, ελαχιστοποιώντας τον χρόνο δοκιμής νέων αλγορίθμων κωδικοποίησης και επεξεργασίας σήματος. Ο κεντρικός δέκτης έχει υλοποιηθεί με αρχές δεκτών ελεγχόμενων από λογισμικό (software-defined radio)».
Επίσης, ο κ. Μπλέτσας δήλωσε ότι «στόχος είναι η ανάπτυξη και η εξέλιξη της βασικής θεωρίας οπισθοσκέδασης, σε όλα τα επίπεδα, από την κεραία και τα ηλεκτρονικά αποθήκευσης ενέργειας μέχρι τις τεχνικές κωδικοποίησης, ανίχνευσης και επεξεργασίας σήματος, έτσι ώστε το όνειρό μας για φτηνή δικτύωση του περιβάλλοντος -πρώτα εδώ στην Κρήτη και στη συνέχεια στο υπόλοιπο κόσμο- να γίνει πραγματικότητα. Οι εφαρμογές με στόχο την προστασία του περιβάλλοντος με μικρό οικονομικό και ενεργειακό κόστος είναι αμέτρητες. Ειδικά για την Κρήτη, που είναι μια γεωργική και τουριστική περιοχή, η ανάπτυξη κατάλληλων τεχνολογιών με απώτερο στόχο την προστασία του περιβάλλοντος αποτελεί πρώτη προτεραιότητα».
Η σχετική έρευνα χρηματοδοτείται από ευρωπαϊκούς και εθνικούς πόρους.
Εκτός από μέλη του Τμήματος ΗΜΜΥ και του Εργαστηρίου Τηλεπικοινωνιών του Πολυτεχνείου Κρήτης, συμμετέχει το Εργαστήριο Ραδιοεπικοινωνιών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης καθώς επίσης και διακεκριμένοι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Λευκωσίας, το Georgia Tech και το MIT.
Η ερευνητική αυτή προσπάθεια προσφέρει πλήρη οικονομική κάλυψη αυτή τη στιγμή σε 6 μεταπτυχιακούς φοιτητές, 2 μεταδιδάκτορες ερευνητές και 2 μέλη τεχνικού προσωπικού. Οι ακαδημαϊκές διακρίσεις του ερευνητικού προσωπικού περιλαμβάνουν ένα βραβείο καλύτερης διπλωματικής εργασίας σε εθνικό επίπεδο και ένα βραβείο καλύτερης επιστημονικής εργασίας φοιτητή σε διεθνές συνέδριο της ΙΕΕΕ.
(Χανιώτικα νέα - 11/2/2013)
Link: http://www.haniotika-nea.gr/115758-ftina-asurmata-diktua-gia-futa/
Επιστημονικός υπεύθυνος της όλης προσπάθειας είναι ο επίκουρος καθηγητής του Τμήματος ΗΜΜΥ του Πολυτεχνείου Κρήτης Αγγελος Μπλέτσας.
Οπως μας λέει ο κ. Μπλέτσας:
«Φανταστείτε ένα πολύ φτηνό κινητό τηλέφωνο, που θα κόστιζε 1 ευρώ ή λιγότερο και το οποίο θα μπορούσε να 'δικτυώσει', με σχετικά μικρό ενεργειακό κόστος, τα φυτά ή τα δέντρα σε μία γεωργική καλλιέργεια. Ο γεωργός θα μπορούσε να παρακολουθεί από μακριά, εάν το κάθε φυτό χρειάζεται πότισμα με βάση την υγρότητα του εδάφους ή ακόμη και να διαβάζει ηλεκτρικά σήματα στο κάθε φυτό (όπως το καρδιογράφημα στον άνθρωπο) και να εξάγει χρήσιμα συμπεράσματα, προγραμματίζοντας κατάλληλες δράσεις (π.χ. λίπανση, πότισμα κ.λπ.). Φανταστείτε δηλ. τεχνολογία ασύρματης δικτύωσης μια γεωργικής καλλιέργειας με σχετικά μικρό ενεργειακό και οικονομικό κόστος που θα επέτρεπε στον γεωργό να παρακολουθεί την εξέλιξη της παραγωγής από το κινητό του, ενώ ταυτόχρονα θα εξοικονομούσε σημαντικούς πόρους, όπως π.χ. το νερό».
Ο κ. Μπλέτσας επισημαίνει ότι «οι υπάρχουσες τεχνολογίες ασύρματης δικτύωσης δεν διαφέρουν σημαντικά από τον τρόπο που λειτουργεί το κινητό μας, το οποίο στηρίζεται στις αρχές ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, με βάση τους νόμους του Maxwell (19ος αιώνας) και τα πειράματα του Marconi και του Tesla, στις αρχές του προηγούμενου αιώνα. Το οικονομικό κόστος ενός πομποδέκτη για δίκτυα αισθητήρων είναι της τάξης των 40 - 100 ευρώ και επομένως η δικτύωση εκατοντάδων φυτών είναι οικονομικά δυσβάστακτη.
Στο Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Πολυτεχνείου Κρήτης μελετάται η ασύρματη επικοινωνία με τεχνικές ανάκλασης και οπισθοσκέδασης αντί για την κλασική μέθοδο ακτινοβολίας. Το κάθε φυτό είναι εφοδιασμένο με μία κεραία, συνδεδεμένη σε ένα τρανζίστορ, το οποίο λειτουργεί ως διακόπτης. Σήματα εκπέμπονται από έναν κεντρικό σταθμό και το κάθε φυτό διαμορφώνει την πληροφορία που θέλει να στείλει μέσω του τρόπου που ανοιγοκλείνει το τρανζίστορ-διακόπτη. Ετσι, το σήμα πληροφορίας του φυτού μεταφέρεται σε έναν κεντρικό δέκτη μέσω ανάκλασης, επιτρέποντας στον πομπό του κάθε φυτού να απλοποιηθεί σε ένα μόνο τρανζίστορ, έναν φτηνό μικρο-ελεγκτή και μία κεραία. Το οικονομικό κόστος μπορεί να μειωθεί μία τάξη μεγέθους σε σχέση με κλασικούς Marconi πομποδέκτες, ενώ το ενεργειακό κόστος μία με δύο τάξεις μεγέθους. Η ιδέα επικοινωνίας μέσω ανάκλασης (ή μέσω οπισθοσκέδασης – 'backscatter radio' όπως είναι ο διεθνής όρος) χρησιμοποιείται σε εμπορικά συστήματα ραδιοσυχνοτικής αναγνώρισης (radio frequency identification - RFID) τα οποία στοχεύουν σε 'έξυπνες' ετικέτες και αυτόματη αποδελτίωση προϊόντων σε μια αποθήκη (εφαρμογές Logistics). Το βασικό πρόβλημα τέτοιων τεχνολογιών είναι η μικρή εμβέλεια, της τάξης των μερικών μέτρων. Στο Πολυτεχνείο Κρήτης πρόσφατα επιτεύχθηκε εμβέλεια περίπου 60 μέτρων σε εξωτερικούς χώρους, με εκμετάλλευση κατάλληλης αρχιτεκτονικής δικτύου, χρήση κατάλληλου λογισμικού επεξεργασίας σήματος και πρότυπου δέκτη χαμηλού κόστους. Η προσπάθεια για μεγαλύτερη εμβέλεια με χαμηλό ενεργειακό κόστος συνεχίζεται. Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν στο διεθνές συνέδριο IEEE RFID Technologies and Applications, τον περασμένο Νοέμβριο 2012, στη Νίκαια της Γαλλίας. Ταυτόχρονα, έχουν αναπτυχθεί τεχνικές που επιτρέπουν πολλά φυτά να επικοινωνούν ταυτόχρονα, χωρίς παρεμβολές μεταξύ τους. Επίσης, έχει αναπτυχθεί πειραματική υποδομή που επιτρέπει το προγραμματισμό μεγάλου πλήθους πομποδεκτών οπισθοσκέδασης από μακριά, ελαχιστοποιώντας τον χρόνο δοκιμής νέων αλγορίθμων κωδικοποίησης και επεξεργασίας σήματος. Ο κεντρικός δέκτης έχει υλοποιηθεί με αρχές δεκτών ελεγχόμενων από λογισμικό (software-defined radio)».
Επίσης, ο κ. Μπλέτσας δήλωσε ότι «στόχος είναι η ανάπτυξη και η εξέλιξη της βασικής θεωρίας οπισθοσκέδασης, σε όλα τα επίπεδα, από την κεραία και τα ηλεκτρονικά αποθήκευσης ενέργειας μέχρι τις τεχνικές κωδικοποίησης, ανίχνευσης και επεξεργασίας σήματος, έτσι ώστε το όνειρό μας για φτηνή δικτύωση του περιβάλλοντος -πρώτα εδώ στην Κρήτη και στη συνέχεια στο υπόλοιπο κόσμο- να γίνει πραγματικότητα. Οι εφαρμογές με στόχο την προστασία του περιβάλλοντος με μικρό οικονομικό και ενεργειακό κόστος είναι αμέτρητες. Ειδικά για την Κρήτη, που είναι μια γεωργική και τουριστική περιοχή, η ανάπτυξη κατάλληλων τεχνολογιών με απώτερο στόχο την προστασία του περιβάλλοντος αποτελεί πρώτη προτεραιότητα».
Η σχετική έρευνα χρηματοδοτείται από ευρωπαϊκούς και εθνικούς πόρους.
Εκτός από μέλη του Τμήματος ΗΜΜΥ και του Εργαστηρίου Τηλεπικοινωνιών του Πολυτεχνείου Κρήτης, συμμετέχει το Εργαστήριο Ραδιοεπικοινωνιών του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης καθώς επίσης και διακεκριμένοι επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο της Λευκωσίας, το Georgia Tech και το MIT.
Η ερευνητική αυτή προσπάθεια προσφέρει πλήρη οικονομική κάλυψη αυτή τη στιγμή σε 6 μεταπτυχιακούς φοιτητές, 2 μεταδιδάκτορες ερευνητές και 2 μέλη τεχνικού προσωπικού. Οι ακαδημαϊκές διακρίσεις του ερευνητικού προσωπικού περιλαμβάνουν ένα βραβείο καλύτερης διπλωματικής εργασίας σε εθνικό επίπεδο και ένα βραβείο καλύτερης επιστημονικής εργασίας φοιτητή σε διεθνές συνέδριο της ΙΕΕΕ.
(Χανιώτικα νέα - 11/2/2013)
Link: http://www.haniotika-nea.gr/115758-ftina-asurmata-diktua-gia-futa/
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου