人体运动能为物联网运行提供能量

据收集人体运动能量的审计研究员说,大多数人能产生足够的能量使数据以1Kb/s的速度连续不断地传送。物联网是一个构想的数据链接网络,当日常物品配备微型识别设备时,这种数据链接就会产生。

比如,邮局里的每个包裹都会传送它的位置、出发地和目的地等信息,这样邮局就能有效地追踪包裹,按路径发送包裹。再如,超市货架上的每个产品都能传送其性质、价格、保质期等信息,这样你的智能手机就会在你每次走进厨房的时候检查冰箱和碗橱里的食物,告诉你牛奶快喝完了等信息。

每一项新的应用都会使我们的日常贸易更加便捷,使我们的生活方式有所改变。把这些新的应用总合起来,我们会发现物联网将会完全改变我们与世界相互作用的方式。至少我们希望如此。

但是有一个问题:这些微型识别设备需要一个能量源。电池昂贵,使用电池是不现实的,所以计算机科学家希望能够从环境中,尤其是从灯光和人体运动中收集必要的能量。

问题是通过这种方式能收集到多少可用能量。通过室内灯光收集的能量(约50-100毫瓦/cm2)相对来说比较容易测量,但人体运动产生的能量却很难估测。

这一想法激发了纽约哥伦比亚大学的Maria Gorlatova和他的同事的兴趣,他们已经测量了9天时间里40 个人活动所产生的惯量能量。他们给每个人配备了惯量能量收集设备,每一部份人还配备了一个必不可少的记录器来记录他们的运动。他们说:"应用我们掌握的所有知识研究出的这份数据集,收集了大量参与者的信息,是第一份公开的加速度数据集。"

他们还测量了物体运动所产生的可用能量,如收集门、抽屉和铅笔所能产生的能量。

结果往往令人惊讶,有时还与直觉相悖。下面是一个关于主要研究发现的列表:

  • 周期运动所产生的能量最为丰富。3小时的飞行包括起飞、着陆、颠簸过程中,加速所产生的能量从来没有多余5毫瓦,而写铅笔字则会产生更多的能量(10 - 15毫瓦)。
  • 大部分时间人类没有产生能量的运动行为。人们在一天7%的时间里产生的能量占到总能量的95%。
  • 行走和室内照明(约150毫瓦)产生相同的能量。跑步会产生大约800毫瓦的能量。
  • 目的的震动会产生3500毫瓦的能量,是步行的30倍。
  • 虽然下楼梯比上楼梯轻松,但因为加速度的影响,下楼梯会比上楼梯产生更多的能量。
  • 身高高的人会比矮的人多产生20%的能量。
  • 能量输出的区别在很大程度上与步行的量有关,而传感器在身体上的位置却影响不大。
  • 大多数人能产生足够的能量(约5毫瓦)使数据以1Kb/s的速度传送。

这是一组有趣的研究结果,工程师已经在设计收集、存储和使用能量的算法。Gorlatova和他的同事说这项工作将有助于尽可能高效地收集、存储和使用能量。除此之外,一个值得关注的问题是,我们什么时候能见到具有营利性质的能量收集设备。也许首当其冲的就是市场上越来越多的人体运动传感器。像Fitbit和Nike智能健身腕带这样的设备,这些年一直在不断地记录成千上万个人的日常活动。现在,这些公司的产品还需要安装常规的充电电池或一次性电池,如何利用这一数据来改进这些产品是我们所关注的。

目前大量研究经费已经投入到计算设备的设计上,利用能量收集,使计算设备在较低的能量消耗水平上运行是需要我们考虑的另一个问题。通过这一研究和其他研究,我们似乎可以很明显地看到,物联网的时代即将到来,如果我们已经开始思考关于能量的问题,那么问题将不再是问题。

摘自:国脉物联网

原文发布于微信公众号 - 大数据文摘(BigDataDigest)

原文发表时间:2014-01-23

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