Svävande luftburna fordon kan koppla smarta sensorer till internet of things.

Drönare kan vara nyckeln till att koppla ihop ett stort antal smarta objekt för att skapa sakernas internet (IoT). KAUST-forskare har visat att man använder drönare, även känd som obemannade flygfarkoster (UAV), att flyga mellan kluster av IoT-objekt för att samla in deras data kan vara mycket effektivt.

"IoT-nätverk kommer att revolutionera sättet vi övervakar, kontrollera och kommunicera med allt omkring oss, " säger Osama Bushnaq, en Ph.D. student i Tareq Al Naffouris labb. Skördefält skulle kunna fyllas med sensorer som övervakar vatten- och näringsnivåer. Nätverk av sensorer som upptäcker vilda djur kan också sättas in.

"För att aktivera IoT-nätverk, ett stort antal lågpris, självförsörjande sensorer behövs, " säger Bushnaq. Traditionell trådlös dataöverföring är olämplig för detta ändamål på grund av den begränsade strömförsörjningen för varje sensor och komplexiteten i att ansluta så många enheter.

Skicka UAV för att samla in data via lågeffekt, kortdistansöverföring kan vara ett alternativ, överföra bördan av dataaggregation från varje enskild sensor till en enda maskin som självständigt kan återgå till basen för laddning. Utmaningen ligger i att beräkna den mest effektiva metoden för datainsamling för att minimera uppdragstiden och maximera produktiviteten.

Föreställ dig ett fält slumpmässigt täckt med IoT-sensorer, säger Bushnaq. "Att täcka ett litet område av fältet vid varje svävande plats förbättrar kommunikationen mellan UAV:en och enheterna, minskar dataaggregationstiden, " förklarar han. Men UAV:en behöver spendera mer tid på att resa mellan alla IoT-enheter på fältet. Att minimera den totala uppdragstiden innebär att optimera UAV-täckningsområdet, antalet och platsen för svävande platser, och UAV:s väg mellan varje plats.

Teamet delade upp problemet i komponenter. För ett givet antal svävande platser, teamet beräknade först var de optimala svävningsplatserna skulle vara. De använde sedan det klassiska Traveling Salesman datavetenskapliga problemet för att identifiera den bästa vägen mellan platser och optimerade dataöverföringshastigheten. "Processen upprepas för olika antal svävande platser tills en optimal avvägning mellan svävnings- och restider erhålls, Bushnaq säger. Tillvägagångssättet minskade uppdragstiden med upp till 10 gånger för ett fält på 100 kvadratmeter.

Teamet testar för närvarande idén att använda UAV med IoT-sensorer för branddetektering. "Vi studerar hur ett sådant system kan användas för skogsbrandsdetektering och avvägningen mellan systemkostnad och branddetekteringstillförlitlighet, " säger Al Naffouri.