Revision: A Safe Charging Algorithm Based on Multiple Mobile Chargers

El artículo trata sobre la dificultad de mantener la energía en las redes de sensores inalámbricos (WSN) debido a la limitación de la capacidad de batería de los nodos, especialmente cuando están desplegados en lugares difíciles de acceder, como áreas exteriores o cuerpos de agua. El desafío es cómo extender la vida útil de estas redes sin tener que reemplazar las baterías constantemente, lo cual no es práctico.

Aplicaciones:

• Energía inalámbrica y recarga de nodos sensores en redes IoT (Internet of Things).

• Uso de cargadores móviles para mantener la eficiencia energética de las redes de sensores.

• Aplicaciones en entornos donde la recarga de baterías no es posible de manera convencional, como zonas remotas o inaccesibles.

Dificultades/Limitaciones:

• La dificultad de recargar los nodos sensores de manera eficiente sin comprometer la seguridad radiológica.

• La complejidad en la optimización de la eficiencia de la recarga debido a la movilidad de los cargadores y las limitaciones de las fuentes de energía.

• La necesidad de garantizar que la radiación electromagnética (EMR) se mantenga por debajo de los límites seguros para evitar riesgos para la salud.

Estructura del sistema:

• Cargadores móviles: Robots equipados con cargadores que se desplazan para recargar los nodos sensores. 

  Cuando los cargadores comienzan a cargar en una posición determinada, giran en el centro de su posición actual. Una vez girado un ángulo fijo, el nodo sensor registra la intensidad de la señal correspondiente.
  
  

• Algoritmo SCBMC: Un algoritmo de carga segura basado en múltiples cargadores móviles, que considera la eficiencia energética y la seguridad radiológica.

• Modelo de propagación: Uso de la ecuación de transmisión de Friis para modelar cómo la energía se transmite desde los cargadores a los sensores.

Funcionamiento del sistema:

 el punto A es la ubicación del cargador y los cuatro anillos adyacentes son la cobertura de comunicación cuando las ganancias de la antena son 3 dB, 5 dB, 7 dB y 9 d

1. Localización de los nodos sensores: Utiliza el tiempo de carga y las ondas de antena para determinar la ubicación de los nodos sensores.

2. Cálculo de rutas de carga: El algoritmo utiliza el problema de vendedor viajero múltiple (MTSP) para optimizar las rutas de los cargadores móviles.

3. Cálculo de radiación: Se aseguran de que la radiación electromagnética se mantenga por debajo del umbral seguro mientras se realiza la recarga.

Parámetros obtenidos:

• Tiempo de retardo de carga: El tiempo que tarda un nodo en recibir carga desde la solicitud.

• Distancia recorrida por el cargador: La distancia que los cargadores móviles recorren para cargar los nodos.

• Número total de mensajes: La cantidad de mensajes intercambiados entre los cargadores y los nodos durante el proceso de carga.

Software que usa:

• Python 3.7: Utilizado para las simulaciones.

• Gurobi: Solucionador para el problema de vendedor viajero múltiple (MTSP).

• Bibliotecas: Matplotlib, numpy y pandas para la visualización y procesamiento de datos.

Resultados:

• El algoritmo SCBMC demuestra una mayor eficiencia en términos de tiempo de carga y distancia recorrida por los cargadores en comparación con otros algoritmos como SCWPT y SCAPE.

• SCBMC mantiene la radiación electromagnética dentro de los límites de seguridad, a diferencia de los otros algoritmos, que están más cerca del umbral de seguridad.

• A medida que aumenta el número de nodos sensores o cargadores, el SCBMC sigue siendo eficiente en comparación con las soluciones basadas en partición.