PLEH: エネルギーハーベスティングアプリケーションのためのエネルギー収支シミュレータ
PLEH: A Planning Simulation Tool for Energy Harvesting Applications

2016年08月15日

EHアプリケーションのエネルギーモデル Our proposed simulating model of EH applications
EHアプリケーションのエネルギーモデル
Our proposed simulating model of EH applications
太陽電池を発電元とする自動水やり機の外観 The solar energy harvesting application which automatically waters plants by running a pump when soil moisture sensor detects the drying state of the soil. 太陽電池を発電元とする自動水やり機の外観
The solar energy harvesting application which automatically waters plants by running a pump when soil moisture sensor detects the drying state of the soil.
自動水やり機のシミュレーション結果 simulation result of the automatic watering device. 自動水やり機のシミュレーション結果
simulation result of the automatic watering device.

センサネットワークにエネルギーハーベスティングを利用することは,アプリケーションの稼働時間の制限を取り除き電池交換コスト・メンテナンスコストを著しく小さくするために,有用である.しかし,エネルギーハーベスティングを利用したアプリケーション(EH アプリケーション) において,発電電力量と消費電力量のバランスが上手く取れるように適切な設計を施すのは未だに難しい.設計を補助するツールとして,EHアプリケーションの動作を推定する多くのシミュレータが提案されてきたが,センサやアクチュエータを駆動して様々な挙動を示すアプリケーションの多様性は考慮されていなかった.そこで,アプリケーションの消費電力が5種類のタスクのみから決定されると仮定することで,アプリケーションの消費電力の予測は容易になりながらも,高い精度での動作及びエネルギー収支のシミュレーションが可能になると考えた.本研究ではこれを利用して,EH アプリケーションにおけるノード単位での正確なエネルギー収支のシミュレーションを可能にする計算モデルを提案した.そして,その計算モデルに基づいてEHアプリケーションの設計パラメータが入力されたとき,その設計におけるアプリケーションのエネルギー収支を可視化することで,設計の支援を行うシミュレータツールPLEH ( PLanning simulation tool for Energy Harvestingapplications) を実装した.

Energy harvesting (EH) is a key technology for the autonomous operation of smart devices. However, designing a system based on energy harvesting is much more difficult than designing battery-powered systems. The system has to weigh the balance between harvested energy and consumed energy, while taking  into account various uncertainties in the actual environment. In order to achieve this requirement, it is necessary to precisely refine and integrate hardware modules and software structures; however, it is still difficult for non-experts to design such a system from scratch. In our research, we propose PLEH, a PLanning simulation tool for Energy Harvesting applications, which will facilitate in determining the most relevant hardware modules and the software structure. PLEH estimates energy consumption varying over time based on our abstract EH application model. We show three usage scenarios that are common to novice developers of EH applications.

【参考文献】

飯塚達哉, 成末義哲, 川原圭博, 浅見徹, ”エネルギーハーベスティング型アプリケーション設計を最適化する電力収支シミュレータ,” DICOMO 2016, 5E-4, pp.1051-1061, July 2016.