AutoSafe 的目標是提供安全的建築地盤。本公司計劃整合運用物聯網(IoT)感測器的安全監察系統。這些 IoT 感測器互相連接,主要功能為收集重要數據,並透過互聯網協定傳送資料。感測器所收集的數據有助掌握建築地盤的狀況,例如震動數據可反映結構的變形,而溫度及濕度感測器的讀數則可顯示是否出現酷熱天氣。這些數據對向身處潛在危險的工友發出警報同樣不可或缺,例如密閉空間內的氣體感測器若偵測到高濃度有毒氣體,系統便會立即警示工友疏散。
然而,在建築地盤安裝感測器並非易事。首先,建築地盤的狀況會因應施工進度而不斷改變,因此傾向採用無線 IoT 感測器,相較有線裝置更易於安裝及拆除。其次,大部分建築地盤的電力供應有限,簡單的解決方法是使用便攜式電池為感測器供電。由此可見,鑒於建築地盤的複雜性,無線感測技術更受青睞。
在 IoT 領域中,邊緣運算對過濾及預先處理數據至關重要,透過只傳送相關數據,可有效減少網絡流量。然而,邊緣運算需要額外的運算能力,會迅速消耗無線感測器的電池電量。由於 AutoSafe 旨在以最少的人為操作實現安全自動化,本方案希望盡量延長電池使用時間,以降低工友更換感測器電池的頻率。
因此,本公司希望分享由團隊成員撰寫的研究論文,探討如何降低邊緣運算 IoT 感測器的電池消耗。該研究提出了三項策略:
1. 降低無線網絡的連接設定,以減少電流消耗。
2. 管理邊緣運算功能的運作
3. 透過並聯方式增加電池數量
研究顯示,綜合運用三項策略後,感測器的使用壽命由 20 天大幅延長至 150 天(增加 650%)。即工友只需每五個月更換一次電池,而毋須每三星期更換一次。論文亦提出一個通用流程圖,綜合決策準則,建議如何根據不同地盤監測應用的特性,選擇及執行相關策略。
資料來源:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092658052200228X
(來源:Michael Abner, Peter Kok-Yiu Wong, Jack C.P. Cheng, Battery lifespan enhancement strategies for edge computing-enabled wireless Bluetooth mesh sensor network for structural health monitoring, Automation in Construction, Volume 140, 2022, 104355, ISSN 0926-5805, https://doi.org/10.1016/j.autcon.2022.104355)