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Energieautarke Sensorsysteme

Energieautarker Betrieb von drahtlosen Sensorknoten

In dem Forschungsprojekt Energieautarke Sensorsysteme werden Sensorsysteme erforscht, die energieautark ohne den Einsatz von Primärzellen wie Batterien betrieben werden.

Das Ziel des Projektes ist die Erforschung der erforderlichen Technologien sowie die Entwicklung prototypischer energieautarker Sensorsysteme.

Schlüsseltechnologie für den energieautarken Betrieb von Sensorsystemen ist Energy Harvesting. Energy Harvesting beschreibt verschiedene Strategien zur Gewinnung von Energie aus der Umwelt. Da die Energie aus der Umwelt nicht  kontinuierlich zur Verfügung steht und stark limitiert ist, ist die Entwicklung neuer auf die Problemstellung angepasster Architekturen für Sensorsysteme erforderlich.

Folgende Themen werden im Rahmen des Vorhabens behandelt:

  • Low Power Sensorsysteme
  • Energie- und Leistungsoptimierung von Sensorsysteme
  • Energy Harvesting
  • Algorithmen zur Steuerung des Energiebedarfs

Durch den Verzicht auf Primärzellen lassen sich energieautarke Sensorsysteme über die gesamte Lebensdauer wartungsfrei betreiben. Durch diese gestiegene Flexibilität erschließt diese neue Klasse von Sensorsystemen neue Anwendungsfelder im Bereich IoT und Industrie 4.0.

Das Forschungsprojekt ist ein Teilprojekt des InterregprojektsID3AS unter Leitung der Hochschule Osnabrück. Die Hochschule Emden-Leer kooperiert im Rahmen des Teilprojekts mit der Firma eQ-3 aus Leer. Schwerpunkt bei eQ-3 sind Anwendungen im Bereich Smart-Home. Im Rahmen der Kooperation werden prototypisch energieautarke Sensorsysteme für den Einsatz im Smart-Home entwickelt.

  • Meyer, Johannes, Meyer, Hilko and von Cölln, Gerd (2018). An Energy Measurement System for Characterization of Energy Harvesting Systems. 23rd IEEE International Conference on Emerging Technologies and Factory Automation (ETFA), Italy
  • Meyer, Johannes, Klitzke, Lars and von Cölln, Gerd(2019). Probabilistic Geomagnetic Fingerprinting for Low-Power Orientation Estimation utilising Geometric Models. Accepted at IEEE International Conference on Industrial Informatics, INDIN’19, Finland
  •  Johannes Meyer, Low Power Design Techniken für eingebettete Systeme, Projektarbeit im Master-Studium Industrial Informatics, Hochschule Emden/Leer, 2/2018
  •  Hilko Meyer, Entwicklung eines Energiemesssystems zur Charakterisierung von Energy Harvesting Systemen, Projektarbeit im Master-Studium Industrial Informatics, Hochschule Emden/Leer, 2/2018
  •  Johannes Meyer, Konzeption eines autarken low power Drucksensorsystems für den Einsatz in der Pipeline-Inspektion, Projektarbeit im Master-Studium Industrial Informatics, Hochschule Emden/Leer, 2/2018
  •  Hilko Meyer, Entwicklung einer energieautarken Versorgung für batterielose Komponenten in der Hausautomation, Master-Thesis im Rahmen des Master-Studium Industrial Informatics, Hochschule Emden/Leer, 7/2018
  •  Johannes Meyer, Entwicklung intelligenter energieautarker Funksensorknoten am Beispiel eines Low Power Fenstersensors, Master-Thesis im Master-Studium Industrial Informatics, Hochschule Emden/Leer, 7/2018
  •  Tobias Ubben, Entwicklung eines Verfahrens zur Sicherung des Systemzustandes eines Mikrocomputersystems, Bachelor-Thesis im Rahmen des Bachelor-Studium Informatik, Hochschule Emden/Leer, 2/2018
  •  Matthias Ruhl, Einheitliche Steuerung heterogener Systeme mittels OpenHAB, Projektarbeit im Master-Studium Industrial Informatics, HS Emden/Leer, 9/2018
  •  Marcel Maas, Adrian Osterwind, Registerbasierte Modellierung der Leistungsaufnahme von Sensoren am Beispiel eines mixed-signal Sensor ICs, Projektarbeit im Bachelor-Studium Informatik, Hochschule Emden/Leer, 9/2018
  •  Johannes Silz, Implementierung eines Transient Computing Algorithmus auf einem drahtlosen Senesorknoten, Projektarbeit im Bachelor-Studium Elektrotechnik, Hochschule Emden/Leer, 4/2018
  •  Marcel Maas, Entwicklung einer Duty Cycle basierten Powermanagementstrategie für energieautarke Funksensoren am Beispiel eines Indoor - Raumklimasensors, Bachelor-Thesis im Bachelor-Studium Informatik, Hochschule Emden/Leer, 2/2019
  • Torben Daniel, Entwicklung eines Energieautarken Parkplatzsensors mit LoRa-Funkttechnologie, Bachelor-Thesis im Bachelor-Studium Elektrotechnik, 9/2019
  • Tim Wiemers, Evaluationsplattform für energieautarke Sensorsysteme, Projektarbeit im Bachelor-Studium Elektrotechnik, Hochschule Emden/Leer

Projektteam

Prof. Dr.-Ing. Gerd von Cölln (Hochschule Emden/Leer)

Hilko Meyer, MEng (eQ-3 Entwicklung GmbH)

Adrian Osterwind, BSc (Hochschule Emden/Leer)

Marcel Maas, BSc (Hochschule Osnabrück)