Uma configuração experimental de 1,5 metros de comprimento foi usada para testar a eficácia de um sensor de temperatura submerso para carregar e transmitir instruções a um painel solar. Crédito:2020 Filho et al.
Um sistema que pode transmitir luz e energia simultaneamente para dispositivos de energia subaquática está em desenvolvimento na KAUST. A Internet com alimentação própria de objetos subaquáticos (IoUT) que coleta energia e decodifica informações transferidas por feixes de luz pode melhorar a detecção e a comunicação nos mares e oceanos. Os pesquisadores da KAUST estão agora resolvendo alguns dos muitos desafios para essa tecnologia sendo empregada em ambientes tão hostis e dinâmicos.
"As comunicações acústicas subaquáticas e de ondas de rádio já estão em uso, mas ambos têm grandes desvantagens. A comunicação acústica pode ser usada em grandes distâncias, mas carece de discrição (tornando-a detectável por terceiros) e só pode acessar uma pequena largura de banda, "explica o aluno de mestrado José Filho." Além disso, ondas de rádio perdem sua energia na água do mar, o que limita seu uso em profundidades rasas. Eles também exigem equipamentos volumosos e muita energia para funcionar, " ele explica.
"A comunicação óptica subaquática fornece uma largura de banda enorme e é útil para transmitir informações de forma confiável por vários metros, "diz o co-primeiro autor Abderrahmen Trichili." KAUST conduziu alguns dos primeiros testes de comunicação subaquática de alta taxa de bits, estabelecendo recordes de distância e capacidade de transmissão subaquática em 2015. "
Liderado por Khaled Salama, Filho, Trichili e a equipe estão investigando o uso de configurações de transferência de energia e informações de ondas de luz simultâneas (SLIPT) para transmitir energia e dados para dispositivos eletrônicos subaquáticos.
"SLIPT pode ajudar a carregar dispositivos em locais inacessíveis onde a alimentação contínua é cara ou impossível, "explica Filho.
Internet com alimentação própria de dispositivos subaquáticos em um ambiente subaquático usando lasers para se comunicar e ser alimentados por um veículo aéreo não tripulado, uma bóia estacionária, um barco e um veículo subaquático operado remotamente. Crédito:© 2020 Jose Filho
Em um experimento, a equipe KAUST foi capaz de carregar e transmitir instruções através de um tanque de água de 1,5 metro de comprimento para um painel solar em um sensor de temperatura submerso. O sensor registrou os dados de temperatura e os salvou em um cartão de memória, mais tarde, transmitindo-o a um receptor quando as informações do feixe de luz o instruíssem a fazê-lo.
Em outro experimento, a bateria de uma câmera submersa no fundo de um tanque abastecido com água do Mar Vermelho foi carregada por meio de seu painel solar em uma hora e meia por um parcialmente submerso, fonte de laser alimentada externamente. A câmera totalmente carregada foi capaz de transmitir vídeos de um minuto de volta para o transmissor de laser.
"Essas demonstrações foram os primeiros dispositivos autônomos a coletar energia, decodificar informações e executar uma função específica - neste caso, sensor de temperatura e streaming de vídeo, "diz Salama.
A equipe KAUST está agora trabalhando na implantação de configurações SLIP subaquáticas. Eles estão encontrando maneiras de superar os efeitos da turbulência na recepção subaquática e estudando o uso de luz ultravioleta para transmissões que enfrentam obstruções subaquáticas. Eles também estão desenvolvendo algoritmos de posicionamento óptico subaquático inteligente que podem ajudar a localizar dispositivos de relé configurados para estender os intervalos de comunicação dos dispositivos IoUT.
A pesquisa deles e de outros no campo pode levar à implantação de sensores subaquáticos autoalimentados para rastrear os efeitos das mudanças climáticas nos recifes de coral, detecção de atividade sísmica e monitoramento de oleodutos. Também poderia levar ao desenvolvimento de pequenos robôs autônomos para operações de busca e resgate subaquáticas mais precisas e extensas.
