Lysets kraft til internet af undervandsting

Et system, der samtidigt kan transmittere lys og energi til undervandsenergienheder, er under udvikling hos KAUST. Selvdrevet internet af undervandsting (IoUT), der høster energi og afkoder information overført af lysstråler, kan forbedre sansning og kommunikation i havene og oceanerne. KAUST-forskere løser nu nogle af de mange udfordringer, der ligger i, at denne teknologi bliver brugt i så barske og dynamiske miljøer.

"Akustisk undervands- og radiobølgekommunikation er allerede i brug, men begge har store ulemper. Akustisk kommunikation kan bruges over store afstande, men mangler stealth (gør det registreres af en tredjepart) og kan kun få adgang til en lille båndbredde, " forklarer kandidatstuderende Jose Filho. "Desuden, radiobølger mister deres energi i havvand, hvilket begrænser deres brug i lave dybder. De kræver også omfangsrigt udstyr og masser af energi til at køre, " forklarer han.

"Optisk undervandskommunikation giver en enorm båndbredde og er nyttig til pålidelig transmission af information over flere meter, " siger co-first forfatter Abderrahmen Trichili. "KAUST har udført nogle af de første tests af høj bithastighed undervandskommunikation, satte rekorder på afstanden og kapaciteten af ​​undervandstransmission i 2015."

Ledet af Khaled Salama, Filho, Trichili og teamet undersøger brugen af ​​simultane lysbølgeinformation og strømoverførselskonfigurationer (SLIPT) til at overføre energi og data til undervands elektroniske enheder.

"SLIPT kan hjælpe med at oplade enheder på utilgængelige steder, hvor kontinuerlig strømforsyning er dyr eller ikke mulig, " forklarer Filho.

I et eksperiment, KAUST-teamet var i stand til at oplade og sende instruktioner over en 1,5 meter lang vandtank til et solpanel på en nedsænket temperatursensor. Sensoren registrerede temperaturdata og gemte dem på et hukommelseskort, senere at sende det til en modtager, da information i lysstrålen instruerede den til at gøre det.

I et andet eksperiment, batteriet i et kamera nedsænket i bunden af ​​en tank forsynet med Rødehavsvand blev opladet via dets solpanel inden for halvanden time af en delvist nedsænket, eksternt drevet laserkilde. Det fuldt opladede kamera var i stand til at streame et minut lange videoer tilbage til lasersenderen.

"Disse demonstrationer var de første stand-alone enheder til at høste energi, afkode information og udføre en bestemt funktion - i dette tilfælde temperaturføling og videostreaming, " siger Salama.

KAUST-teamet arbejder nu på implementeringen af ​​undervands-SLIP-konfigurationer. De er ved at finde måder at overvinde virkningerne af turbulens på undervandsmodtagelse og undersøger brugen af ​​ultraviolet lys til transmissioner, der står over for undervandsobstruktioner. De udvikler også smarte optiske positioneringsalgoritmer under vand, der kan hjælpe med at lokalisere relæenheder, der er sat op til at udvide kommunikationsområdet for IoUT-enheder.

Deres og andres forskning på området kan i sidste ende føre til indsættelse af selvdrevne undervandssensorer til sporing af klimaændringseffekter på koralrev, detektering af seismisk aktivitet og overvågning af olierørledninger. Det kan også føre til udvikling af små autonome robotter til mere præcise og omfattende eftersøgnings- og redningsoperationer under vandet.