{"id":1161,"date":"2021-05-06T11:59:59","date_gmt":"2021-05-06T11:59:59","guid":{"rendered":"https:\/\/network-king.net\/die-stromversorgung-von-iot-geraeten-stellt-die-industrie-vor-neue-herausforderungen\/"},"modified":"2022-09-28T12:27:43","modified_gmt":"2022-09-28T12:27:43","slug":"die-stromversorgung-von-iot-geraeten-stellt-die-industrie-vor-neue-herausforderungen","status":"publish","type":"articles","link":"https:\/\/network-king.net\/de\/die-stromversorgung-von-iot-geraeten-stellt-die-industrie-vor-neue-herausforderungen\/","title":{"rendered":"Stromversorgung von IoT-Ger\u00e4ten herausfordert Industrie"},"content":{"rendered":"\n<p>Das Internet der Dinge (englisch Internet of Things, IoT) hat den Horizont an M\u00f6glichkeiten, aber auch an Herausforderungen gigantisch erweitert. Eine der Herausforderungen ist der Stromverbrauch von IoT-Ger\u00e4ten. Einer Definition der Internet Engineering Task Force (<a href=\"https:\/\/www.ietf.org\/topics\/iot\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">IETF<\/a>) zufolge ist das IoT ein Netzwerk aus physischen Objekten oder \u201eDingen\u201c, die mit Elektronik, Software, Sensoren und Konnektivit\u00e4ts-Systemen versehen sind, um Daten mit Herstellern, Betreibern oder anderen Ger\u00e4ten auszutauschen.<\/p>\n\n\n\n<p>Diese \u201eDinge\u201c m\u00fcssen jedoch mit Energie versorgt werden, um richtig zu funktionieren. Dar\u00fcber hinaus m\u00fcssen sie angesichts der wachsenden Anzahl von IoT-Objekten hinsichtlich ihres Energieverbrauches effizient arbeiten. Das <a href=\"https:\/\/www.idc.com\/getdoc.jsp?containerId=prAP46737220\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">IDC<\/a> prognostiziert, dass es bis 2025 weltweit 55,7 Milliarden verbundene Ger\u00e4te geben wird, von denen 75% mit einer IoT-Plattform verbunden sein werden.<\/p>\n\n\n\n<p>Das IoT ist ein Kernelement vieler moderner Anwendungen, von der \u00dcberwachung der Meere \u00fcber die Erforschung des Weltraums bis hin zur Vorhersage von Naturkatastrophen. Beispielsweise k\u00f6nnen IoT-Ger\u00e4te verwendet werden, um Gase zu beobachten, die von Vulkanen an sehr abgelegenen und gef\u00e4hrlichen Orten ausgegeben werden.<\/p>\n\n\n\n<p>In vielen dieser Szenarien w\u00e4re es unm\u00f6glich, sich auf \u00f6ffentliche Stromnetze als Energiequelle f\u00fcr IoT-Ger\u00e4te zu verlassen. Batterien k\u00f6nnten eine Option sein, sind aber m\u00f6glicherweise aus wirtschaftlicher oder \u00f6kologischer Sicht nicht interessant. Zudem m\u00fcssten sie regelm\u00e4\u00dfig ausgetauscht werden, was in rauen Umgebungen nicht praktikabel w\u00e4re.<\/p>\n\n\n\n<p>Einer der Ans\u00e4tze, um dem Verbrauch und der Energieeffizienz zu begegnen, ist die Suche nach Energiequellen in der Umgebung, in der sich die IoT-Ger\u00e4te befinden (Ambient Energy Harvesting). Bei dieser Technik, die nicht als neue Methode angesehen werden kann, gibt es mehrere Arten des Harvestings, die sogar kombiniert werden k\u00f6nnen. Sie umfassen:<\/p>\n\n\n\n<ul class=\"wp-block-list\"><li>Solarenergie, die sich gut f\u00fcr IoT-Ger\u00e4te eignet, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind;<\/li><li>Windenergie, zum Beispiel f\u00fcr landwirtschaftliche \u00dcberwachungsanwendungen;<\/li><li>Piezoelektrische Materialien, um mechanische Belastungen in elektrische Ladungen umzuwandeln, zum Beispiel durch Schuhe beim Gehen oder Laufen;<\/li><li>Thermoelektrische Materialien, die auf Temperaturgradienten beruhen, zum Beispiel aus dem menschlichen Stoffwechsel f\u00fcr die Anwendung in medizinischen Ger\u00e4ten.<\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Der j\u00fcngste Vorsto\u00df in diesem Bereich ist der Einsatz von K\u00fcnstlicher Intelligenz (KI). Wissenschaftler der <a href=\"https:\/\/www.engineering.pitt.edu\/News\/2020\/Hu-EH-devices\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">University of Pittsburgh<\/a> und der University of Notre Dame wollen k\u00fcnstliche Intelligenz einsetzen, um die Nutzungsdauer von Sensoren und Ger\u00e4ten unter einer Br\u00fccke zu verl\u00e4ngern, die die Integrit\u00e4t der Struktur \u00fcberwachen. Diese batteriebetriebenen, drahtlosen Ger\u00e4te sind h\u00e4ufig in schwer zug\u00e4nglichen Bereichen, was die Instandhaltung erschwert.<\/p>\n\n\n\n<p>Das Dilemma in dieser Kategorie von IoT-Ger\u00e4ten und vieler anderer Ger\u00e4te ist die Balance zwischen dem Energieverbrauch und der Anzahl an Proben, um die Interpretation der Realit\u00e4t zu verbessern. Denn je l\u00e4nger das Ger\u00e4t aktiv bleibt, um Ver\u00e4nderungen zu erkennen und Daten zu \u00fcbertragen, desto gr\u00f6\u00dfer ist der Stromverbrauch und desto k\u00fcrzer ist die Batterielebensdauer.<\/p>\n\n\n\n<p>Wissenschaftlern zufolge besteht eines der Hindernisse f\u00fcr die Ausf\u00fchrung von KI-Algorithmen auf dieser Art von Ger\u00e4ten darin, dass die aus der Umgebung gesammelte Energie unregelm\u00e4\u00dfig ist und ein Risiko mit sich bringt, dass gespeicherte Daten verloren gehen. Sie arbeiten daran, einen Weg zu finden, wie KI-Algorithmen selbst in diesen F\u00e4llen eine genaue Entscheidung treffen k\u00f6nnen.\r\n<\/p>\n\n\n\n<hr class=\"wp-block-separator\"\/>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Auch bei der \u00dcbertragung effizient<\/h2>\n\n\n\n<p>Die Kommunikationstechnologien, die von den Ger\u00e4ten verwendet werden, k\u00f6nnen auch die IoT-Energieeffizienz beeinflussen. Drahtlose L\u00f6sungen mit niedrigem Stromverbrauch k\u00f6nnen eine gute L\u00f6sung sein und lassen sich nach dem Kriterium der Reichweite klassifizieren:<\/p>\n\n\n\n<p>1. Geringe Reichweite \u2013 Dies sind Netzwerke, die in der Regel f\u00fcr L\u00f6sungen mit einer Reichweite von weniger als 1.000 Metern verwendet werden, aber auch f\u00fcr \u00dcbertragungen in gr\u00f6\u00dferen Bereichen in einer Mesh-Topologie in Betracht gezogen werden k\u00f6nnen. Die bekanntesten sind Radio Frequency Identification (RFID), Bluetooth Low Energy (BLE) und Zigbee.<\/p>\n\n\n\n<p>2. Gro\u00dfe Reichweite \u2013 Dies sind Netzwerke, die mehr als 1.000 Meter betragen k\u00f6nnen. Im Allgemeinen kann eine einzige Basisstation Tausende von Ger\u00e4ten versorgen. Einige Beispiel sind <strong>DASH7 f\u00fcr bis zu zwei Kilometern; Sigfox; LoRaWAN und NB-IoT.<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Das Internet der Dinge (englisch Internet of Things, IoT) hat den Horizont an M\u00f6glichkeiten, aber auch an Herausforderungen gigantisch erweitert. Eine der Herausforderungen ist der Stromverbrauch von IoT-Ger\u00e4ten. 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