Abstract
As the wireless sensor networks (WSNs) technology has great advancement, small and smart WSN systems now can be used for more complicated and challenging applications. WSNs investigation has primarily believed the use of a convenient and inadequate energy source for empowering the sensors. A sensor becomes useless in the absence of energy and becomes unable to contribute to the utility of the network as a group. Therefore, extensive efforts have been used in finding energy-efficient networking protocols for increasing the life span of WSNs. However, there are promising WSN applications where the sensors are obligatory to work for a long time after their deployments. In these cases, batteries are tough or impractical to replace/recharge. Although, a little amount of power is required for these applications, the useable lifetime of WSNs is decreased by the gradual degradation of the batteries. With the motivation of raising the usable WSNs around us and to value a number of economic and environmental limitations, researchers are looking for new green and theoretically unlimited energy sources. Harvesting of energy from the ambient energy is the basement of these new sources. Energy harvesting devices efficiently and effectively capture, accumulate, store, condition, and manage this energy and supply it in a form that can be used to empower WSNs. This harvested energy can be an alternative energy source for adding-on a principal power source and thus increase the consistency of the whole WSN by preventing the disruption of power. A great deal of research has been reviewed and specific ranges of applications have been found. Though there are challenges to overcome, different researchers have taken different approaches to solve those. In this review, we have emphasized on different scopes, challenges, ideas and actions of energy harvesting for WSNs
چکیده
با توجه به پیشرفت های قابل ملاحظه ای که اخیراٌ در حوزه ی شبکه های حسگر بی سیم WSN صورت گرفته است، امروزه میتوان از سیستم های WSN کوچک و هوشمند برای کاربرد های پیچیده و چالش بر انگیز استفاده کرد. بررسی هایی که بر روی WSN صورت گرفته است به این باور رسیده است که به منظور تأمین انرژی حسگر ها در این شبکه ها از منابع انرژی عادی و غیر کافی استفاده میشود. در صورتی که هیچ منبع انرژی ای برای یک حسگر باقی نمانده باشد، این حسگر دیگر استفاده ای نخواهد داشت و بنابراین قادر به ایفای نقش در شبکه نخواهد بود. بنابراین فعالیت ها و تلاش های قابل ملاحظه ای به منظور یافتن پروتکل های شبکه بندی کارآمد از نظر انرژی صورت گرفته است با این هدف که بتوان چرخه ی عمر WSN ها را افزایش داد. اگرچه اپلیکیشن های WSN مفیدی وجود دارد که در آن، حسگر ها بدون شک پس از توسعه و ورود به شبکه، برای مدت زمان زیادی کار میکنند. در این موارد، به نظر شارژ مجدد یا جایگزیی باتری ها امری غیر کاربردی است . اگرچه در این اپلیکیشن ها نیاز به انرژی کمی میباشد، چرخه ی عمر قابل استفاده در WSN ها به مرور زمان با زوال باتری ها کاهش پیدا میکند. با توجه به افزیش استفاده از WSN ها و ارزش محدودیت های محیطی و اقتصادی، پژوهشگران به دنبال منابع انرژی نامحدود (از نظر تئوریک ) و سبز میباشند. مهار انرژی از طریق محیط پیرامون انرژی را میتوان مبنای این منابع جدید دانست. دستگاه های مهار کننده ی انرژی به صورت کارآمد اقدام به تسخیر، انباشت، ذخیره سازی و مدیریت این نوع انرژی ها نموده و آنرا به شکلی تأمین کرده که بتواند به منظور تأمین انرژی WSN ها بکار گرفته شود. این انرژی مهار شده میتواند یک منبع انرژی جایگزینی برای افزودن به منبع انرژی اصلی بوده و بنابراین میتواند سازگاری کل WSN را به وسیله ی اجتناب از بروز وقفه در انرژی افزایش دهد. پژوهش های قابل ملاحظه ای به بازبینی اپلیکیشن ها و کاربرد های خاص در این حوزه پرداخته اند. در این بازبینی، قصد داریم بر روی دامنه های مختلف، چالش ها، ایده ها و اکشن های مربوط به مهار انرژی در WSN مطالبی را بیان کنیم.
1-مقدمه
پس از اختراع باتری ها توسط آلساندرو ولتا در سال 1799 میلادی، این باتری ها به اولین منبع کاربردی الکتریسیته در دنیا مبدل شدند. این پیشرفت ها ادامه داشت تا کابل کشی شهر ها در اپلیکیش های سیال در سال 1800 میلادی بر باتری ها غلبه کرد. افرادی که در اوایل قرن 19 میلادی زندگی میکردند، از رادیوهای پرتابل مختلفی برای پیکنیگ و سایر رویداد ها (به وسیله ی استفاده از باتری) استفاده میکردند....