Une balise intelligente recueille des données sur l'environnement marin
Kyocera et l'Université de Nagasaki développent une «Balise intelligente de collecte d’énergie» pour recueillir les données de l'océan. Cette nouvelle innovation combine la technologie de production d'énergie marémotrice de l'Université de Nagasaki avec la technologie IoT de Kyocera.
- Groupe Kyocera
Kyoto/Paris − L'Université de Nagasaki (présidée par Shigeru Kohno) et la société Kyocera Corporation (présidée par Hideo Tanimoto) ont annoncé le développement conjoint d'une balise intelligente de collecte d'énergie, associant la technologie de production d'énergie marémotrice de l'Université de Nagasaki à la technologie IoT de Kyocera afin de collecter des données fiables sur l'océan. Les balises prototypes peuvent recueillir un large éventail de données sur l'environnement marin, en utilisant de l'énergie auto-générée. Le programme pilote a regroupé les informations de 21 capteurs, enregistrant chaque détail allant de la température à l'humidité de l'eau, en passant par le sens du courant. Les prochains développements incluront des capteurs pour enregistrer les variations de la salinité liées à la température, la turbidité de la chlorophylle, et les variations de température dans les concentrations d'oxygène dissous, pour ne nommer que quelques facteurs.
Gauche: SLTT (turbines marémotrices à petite lentille)
Droite: VTT (turbines marémotrices à axe vertical）
1. Contexte de développement
La pollution marine et le changement climatique sont devenus des enjeux majeurs pour notre société. Afin de résoudre ces problèmes et contribuer à la création d'un monde plus durable, les scientifiques doivent disposer de moyens plus fiables pour surveiller et visualiser les différentes conditions marines. Cependant, maintenir une alimentation électrique stable est un défi important lorsqu'il s'agit de collecter en continu des données marines. Par conséquent, l'Université de Nagasaki et Kyocera ont développé une «Balise intelligente de collecte d’énergie», qui génère sa propre énergie électrique pour collecter en continu des données océaniques, en utilisant l’énergie marémotrice. La nouvelle balise intelligente associe la technologie d'énergie marémotrice de l'Université de Nagasaki à la technologie IoT de Kyocera. Par ailleurs, Kyocera envisage d'autres solutions pour surveiller les activités de la pêche et de l'aquaculture, mener des études océaniques et bien plus encore.
2. Grandes lignes des prototypes
Une balise équipée d'un système d'énergie marémotrice alimente les différentes unités du GPS Kyocera et les capteurs connectés1. Le GPS à plusieurs unités est un appareil IoT compact de Kyocera, équipé de nombreux capteurs et antennes, et compatible avec les systèmes de localisation GPS, GLONASS, et Michibiki.2
Chaque prototype est équipé de deux systèmes différents de génération d'énergie marémotrice :
• SLTT (turbines marémotrices à petite lentille) - La balise et la génération d'énergie sont séparées, et un diffuseur est installé autour de la turbine. En plus de protéger la turbine, le diffuseur augmente le flux d'eau et optimise ainsi la génération d'énergie.
• VTT (turbines marémotrices à axe vertical) - L'élément de génération d'énergie est directement connecté à la balise. Le design guidé par IA comprend un axe incliné afin d'optimiser la rotation de la turbine au milieu de la houle et des vagues puissantes de l'océan.
| SLTT | VTT | |||
| Taille | Total: env. 1800 mm Balise: 520 mm × 500 mm Générateur: 400 mm × 507 mm |
Total: env. 910 mm Balise: 520 mm × 500 mm Générateur: 400 mm × 200 mm |
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| Poids |
env. 32 kg | env. 31 kg |
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| Batterie |
Génération d'énergie marémotrice + batterie secondaire（54,000mA） | |||
| Capteur externe |
Courantomètre (vélocité, direction du flux, et température de l'eau) |
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| Capteur interne |
Température et humidité/Accélération/Courant de charge/Tension de la batterie/Détection des fuites |
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| Informations locales |
GPS / GLONASS / Michibiki2 |
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| Antenne | Intégrée | |||
| Méthode de communication |
LTE3 Cat.M1（LTE-M） | |||
| Marque compatible |
B1/B8/B19/B26 | |||
| SIM | nano SIM | |||
3. Rôle de chaque organisation
| Nom de l'organisation |
Rôle |
|---|---|
| Université de Nagasaki |
Design de turbine optimisé pour générer de l'énergie à partir des marées |
| Kyocera | Développement de plusieurs contrôles de capteurs, contrôle de l'énergie, design de la balise, applications cloud et mobiles4 |
4. Résultats du Test pilote en mer
L'Université de Nagasaki et Kyocera ont mené un test pilote sur une période de neuf jours, pendant les grandes marées et les marées basses. Le test a utilisé 21 capteurs pour collecter des données qui ont ensuite été transmises au cloud, incluant l'accélération, la température et l'humidité (en utilisant des capteurs géomagnétiques à l'intérieur de la balise), la température de l'eau, la vélocité du flux, le sens du courant, le courant de la batterie et le voltage (en utilisant un capteur externe à courant électrique). Les moyennes d'électricité générée et consommée durant l'expérience sont les suivantes:
Résultats expérimentaux du SLTT
| Génération d'énergie moyenne |
16,3 Wh |
|---|---|
| Consommation d'énergie moyenne |
15,2 Wh |
| Intervalle de détection |
5 minutes |
| Intervalle de transmission des données |
5 minutes |
5. Futures initiatives
Afin de promouvoir la surveillance continue des océans, les entreprises prévoient la mise en place d'un capteur d'eau avec salinité et température (température, salinité et conductivité électrique), d'un capteur de turbidité de la chlorophylle (chlorophylle, turbidité, et température de l'eau), d'un capteur DO (oxygène dissous et température de l'eau), et d'une caméra sous-marine. La performance et le fonctionnement du dispositif seront améliorés, tout comme la réduction des dimensions et du poids des versions commerciales. Kyocera intégrera également une plateforme IoT afin de stocker les données collectées, et des tests continus seront menés principalement dans la préfecture de Nagasaki.
*1 Équipée d'une interface série générale (RS-485), elle peut connecter plusieurs capteurs en fonction de l'application.*2 GLONASS est un système de positionnement utilisant des satellites russes. Michibiki est un système japonais de positionnement par satellite se composant principalement de satellites en orbite quasi-zénitaux.
*3 LTE est une marque déposée par ETSI.
*4 PAL Co., Ltd., et Shinei Kogyo LLC., les deux sociétés étant situées à Nagasaki, ont coopéré à la fabrication de la balise prototype.
