En 1,5 meter lång experimentell installation användes för att testa effektiviteten hos en nedsänkt temperatursensor för att ladda och överföra instruktioner till en solpanel. Kredit:2020 Filho et al.
Ett system som samtidigt kan överföra ljus och energi till undervattensenergienheter är under utveckling på KAUST. Självdrivet internet av undervattenssaker (IoUT) som skördar energi och avkodar information som överförs av ljusstrålar kan förbättra avkänning och kommunikation i hav och oceaner. KAUST -forskare löser nu några av de många utmaningarna för denna teknik som används i så hårda och dynamiska miljöer.
"Akustisk undervattens- och radiovågskommunikation används redan, men båda har stora nackdelar. Akustisk kommunikation kan användas över stora avstånd men saknar smyg (gör den upptäckbar av en tredje part) och kan bara komma åt en liten bandbredd, " förklarar masterstudent Jose Filho. "Dessutom, radiovågor förlorar sin energi i havsvatten, vilket begränsar deras användning på grunda djup. De kräver också skrymmande utrustning och massor av energi för att köra, " han förklarar.
"Optisk undervattenskommunikation ger en enorm bandbredd och är användbar för att tillförlitligt överföra information över flera meter, " säger den första författaren Abderrahmen Trichili. "KAUST har genomfört några av de första testerna av högbithastighetskommunikation under vattnet, satte rekord på avstånd och kapacitet för undervattensöverföring 2015."
Leds av Khaled Salama, Filho, Trichili och team undersöker användningen av samtidiga ljusvågsinformation och kraftöverföringskonfigurationer (SLIPT) för överföring av energi och data till undervattenselektroniska enheter.
"SLIPT kan hjälpa till att ladda enheter på otillgängliga platser där kontinuerlig strömförsörjning är dyr eller inte är möjlig, " förklarar Filho.
Självdrivet internet för undervattensutrustningsenheter i en undervattensmiljö som använder lasrar för att kommunicera och bli driven av ett obemannat flygfordon, en stillastående boj, en båt och ett fjärrmanövrerat undervattensfordon. Upphovsman:© 2020 Jose Filho
I ett experiment, KAUST-teamet kunde ladda och överföra instruktioner över en 1,5 meter lång vattentank till en solpanel på en nedsänkt temperatursensor. Sensorn registrerade temperaturdata och sparade den på ett minneskort, senare överför den till en mottagare när information i ljusstrålen instruerade den att göra det.
I ett annat experiment, batteriet i en kamera nedsänkt i botten av en tank försedd med Röda havets vatten laddades via sin solpanel inom en och en halv timme av en delvis nedsänkt, externt driven laserkälla. Den fulladdade kameran kunde strömma en minut långa videor tillbaka till lasersändaren.
"Dessa demonstrationer var de första fristående enheterna för att skörda energi, avkoda information och utföra en viss funktion – i det här fallet temperaturavkänning och videoströmning, säger Salama.
KAUST-teamet arbetar nu med utbyggnaden av undervattens SLIP-konfigurationer. De hittar sätt att övervinna effekterna av turbulens på undervattensmottagning och undersöker användningen av ultraviolett ljus för sändningar som möter undervattenshinder. De utvecklar också smarta optiska positioneringsalgoritmer för undervatten som kan hjälpa till att lokalisera reläenheter som är inställda för att utöka kommunikationsräckvidden för IoUT-enheter.
Deras och andras forskning på området kan i slutändan leda till utplacering av självdrivna undervattenssensorer för att spåra klimatförändringseffekter på korallrev, upptäcka seismisk aktivitet och övervaka oljeledningar. Det kan också leda till utveckling av små autonoma robotar för mer exakta och omfattande sök- och räddningsoperationer under vattnet.
