Uusien IoT-laitteiden akunkestoa voidaan pidentää merkittävästi yksinkertaisilla datan pakkausmenetelmillä. Jyväskylän yliopistolla ensi tiistaina tarkastettavassa TkL Olli Vääräsen väitöskirjassa esitellään keinoja tällaisten anturipohjaisten IoT-laitteiden energiankulutuksen vähentämiseksi.
Olli Väänänen tutki väitöskirjassaan laskennallisesti kevyitä anturidatan pakkausmenetelmiä tavoitteena energiankulutuksen vähentäminen. Tutkimuksen mukaan hyödyntää esimerkiksi uudenlaisessa älymaataloudessa. Mitattava ympäristösuure voi olla esimerkiksi lämpötila, ilmankosteus, ilmanpaine tai tuuli. Tällaisia sovelluksia voidaan hyödyntää maataloudessa. Yksi tyypillinen sovellus on ympäristödatan mittaaminen langattomalla anturilla.
’’Anturidatan pakkaamisella ja muilla kevyillä reunalaskennan menetelmillä voidaan langattoman anturisolmun energiankulutusta vähentää merkittävästi’’, sanoo TkL Ossi Väänänen. Väheneminen perustuu langattomasti lähetettävän pienempään datan määrään. Anturidatan pakkaamisella voidaan lähetyskertoja vähentää tai sitten yksittäisellä lähetyskerralla on pienempi datamäärä lähetettävänä.
Lähetyskertojen vähentäminen on myös väitöskirjan mukaan erityisen tehokas keino pienentää anturisolmun energiankulutusta. Langaton datan lähettäminen on suurin yksittäinen energiankuluttaja tällaisessa anturisolmussa. Lähetystapahtumien välillä radiolähetin voi olla pois päältä.
Toinen menetelmä, jota Väänänen tutki väitöskirjassaan, on anturidatojen yhdistäminen johonkin toiseen dataan. Rikastamalla mitattua anturidataa esimerkiksi avoimella datalla, on antureiden määrää mahdollista vähentää tai mittaussyklejä pidentää. Vähentäminen laskee samalla kustannuksia ja mittaussyklien pidentäminen puolestaan vähentää lähetyskertojen määrää ja siten pienentää energiankulutusta.
Langattomia anturisolmuja voi olla kymmeniä, satoja tai jopa tuhansia sijoittuneina laajalle alueelle esimerkiksi viljelyalueille sähköverkon ulottumattomiin. Paristojen tai akkujen tyhjentyessä niiden lataaminen tai vaihtaminen on Väänäsen mukaan työlästä ja kallista. Siksi energiankulutuksen pieneneminen pidentää laitteiden elinaikaa.
Väänänen osoittaa väitöskirjassaan, että kehittämänsä kevyet lineaariseen regressioon perustuvat anturidatan pakkausmenetelmät soveltuvat hyvin ympäristösuureiden pakkaamiseen. Pakkausmenetelmien avulla voidaan langattoman anturisolmun elinikää pidentää huomattavasti.
Lisää: TkL Ossi Väänänen ”Lightweight Methods to Reduce the Energy Consumption of Wireless Sensor Nodes with Data Compression and Data Fusion” (LINKKI, pdf, 15 Mt). Väitöstilaisuus Jyväskylän yliopiston Agora Auditorio 3 -salissa 30.5.2023 klo 12.00–16.00 ja myös netissä (LINKKI)
Kuvituskuva: Shutterstock/UT