Urubu: energy scavenging in wireless sensor networks

For the past years wireless sensor networks (WSNs) have been coined as one of the most promising technologies for supporting a wide range of applications. However, outside the research community, few are the people who know what they are and what they can offer. Even fewer are the ones that have seen these networks used in real world applications. The main obstacle for the proliferation of these networks is energy, or the lack of it. Even though renewable energy sources are always present in the networks environment, designing devices that can efficiently scavenge that energy in order to sustain the operation of these networks is still an open challenge. Energy scavenging, along with energy efficiency and energy conservation, are the current available means to sustain the operation of these networks, and can all be framed within the broader concept of “Energetic Sustainability”. A comprehensive study of the several issues related to the energetic sustainability of WSNs is presented in this thesis, with a special focus in today’s applicable energy harvesting techniques and devices, and in the energy consumption of commercially available WSN hardware platforms. This work allows the understanding of the different energy concepts involving WSNs and the evaluation of the presented energy harvesting techniques for sustaining wireless sensor nodes. This survey is supported by a novel experimental analysis of the energy consumption of the most widespread commercially available WSN hardware platforms.Há já alguns anos que as redes de sensores sem fios (do Inglês Wireless Sensor Networks - WSNs) têm sido apontadas como uma das mais promissoras tecnologias de suporte a uma vasta gama de aplicações. No entanto, fora da comunidade científica, poucas são as pessoas que sabem o que elas são e o que têm para oferecer. Ainda menos são aquelas que já viram a sua utilização em aplicações do dia-a-dia. O principal obstáculo para a proliferação destas redes é a energia, ou a falta dela. Apesar da existência de fontes de energia renováveis no local de operação destas redes, continua a ser um desafio construir dispositivos capazes de aproveitar eficientemente essa energia para suportar a operação permanente das mesmas. A colheita de energia juntamente com a eficiência energética e a conservação de energia, são os meios disponíveis actualmente que permitem a operação permanente destas redes e podem ser todos englobados no conceito mais amplo de “Sustentabilidade Energética”. Esta tese apresenta um estudo extensivo das várias questões relacionadas com a sustentabilidade energética das redes de sensores sem fios, com especial foco nas tecnologias e dispositivos explorados actualmente na colheita de energia e no consumo energético de algumas plataformas comercias de redes de sensores sem fios. Este trabalho permite compreender os diferentes conceitos energéticos relacionados com as redes de sensores sem fios e avaliar a capacidade das tecnologias apresentadas em suportar a operação permanente das redes sem fios. Este estudo é suportado por uma inovadora análise experimental do consumo energético de algumas das mais difundidas plataformas comerciais de redes de sensores sem fios