Duality in the optimal harvesting for a nonlinear age-spatial structured population dynamic model is studied in the framework of optimal control problem. In this paper the duality theory that displays the conjugacy of the primal problem is established and an application is given. Duality theory plays an important role in both optimization theory and methodology and the results may be applied to a realistic biological system on the point of optimal harvesting.
Piezoelectric materials have been investigated as vibration energy converters to power wireless devices or MEMS devices due to the recent low power requirements of such devices and the advancement in miniaturization technology. Piezoelectric power generation can be an alternative to the traditional power source-battery because of the presence of facile vibration sources in our environment and the potential elimination of the maintenance required for large volume batteries. This paper represents the new power source which supplies energy device node. This system, called "energy harvesting system", with piezo materials scavenges extra energy such as vibration and acceleration from the environment. Then it converts the mechanical energy scavenged to electrical energy for powering device This paper explains the properties of piezo material through theoretical analysis and experiments The developed system provides a solution to overcome the critical problem of making up wireless device networks.
In this paper, we consider a discrete ratio-dependent predator-prey system with harvesting effect. In order to investigate dynamical behaviors of this system, first we find out all fixed points of the system and then classify their stabilities by using their Jacobian matrices and local stability method. Next, we display some numerical examples to substantiate theoretical results and finally, we show numerically, by means of a bifurcation diagram, that various dynamical behaviors including cycles, periodic doubling bifurcation and chaotic bands can be existed.
An Remote Corrosion Monitoring (RCM) system consists of an anode with low potential, the metallic structures against corrosion, an electrode to provide reference potential, and a data-acquisition system to ensure the potential difference for anticorrosion. In more detail, the data-acquisition (DAQ) system monitors the potential difference between the metallic structures and a reference electrode to identify the correct potential level against the corrosion of the infrastructures. Then, the measured data are transmitted to a central office to remotely keep track of the status of the corrosion monitoring (CM) system. To date, the RCM system is designed to achieve low power consumption, so that it can be simply powered by batteries. However, due to memory effect and the limited number of recharge cycles, it can entail the maintenance fee or sometimes cause failure to protect the metallic structures. To address this issue, the low-overhead energy harvesting circuitry for the RCM systems has designed to replenish energy storage elements (ESEs) along with redeeming the leakage of supercapacitors. Our developed energy harvester can scavenge the ambient energy from the corrosion monitoring environments and store it as useful electrical energy for powering local data-acquisition systems. In particular, this paper considers the energy harvesting from potential difference due to galvanic corrosion between a metallic infrastructure and a permanent copper/copper sulfate reference electrode. In addition, supercapacitors are adopted as an ESE to compensate for or overcome the limitations of batteries. Experimental results show that our proposed harvesting schemes significantly reduce the overhead of the charging circuitry, which enable fully charging up to a 350-F supercapacitor under the low corrosion power of 3 mW (i.e., 1 V/3 mA).
To get the goal of self-supply of food grain, improvement of post-harvest grain operations in rural area is under consideration as an important task of agriculture in Korea. This is study is focused on elimination of losses and deteriorations of grain and reduction of labour requirements and funds for post-harvest grain operations. The purpose of this study are presentation of basic data referring to conventional post-harvest grain operations in rural area and suggestion of improving methods for the operations, and also finding out reasonable operating processes of the operations. The result of this study are follows; 1. Grain drying in-the-filed which is performed before threshing has major factors of grain loss during drying, and so should be restrained as possible. Combine harvesting system is recommended among other king of mechanized harvesting systems for restraining in-the-field drying and securing available labors for drying. 2. It is predicted that mechanical grain drying could be prevalent when combine harvesting is taken place. Recommended grain drier for pre-combine harvesting system and for combine harvesting system is batch-type drier and circulating -type drier, respectively. 3. As existing farm storages for grain have insufficient spaces and offer poor conditions for grain storing , it is greatly needed to build up new storage which store only grains. And it is concluded that storing grain in community common storages in desirable. 4. Power supplying system for milling machinery in local milling plants, that a large capacity prime mover supplies power to 4 to 6 kinds of milling machinery simultaeously, should be converted to a system of several small capacity prime movers supplying power to each machiner y for the purpose of reducing extra consumption of energy. 5. Governmental grain, of which Korean farms produced, should be milled and stored in the local milling plant successively for the purpose of reducing transportation fee and stroing facilities. 6. Furture post-havest grain operations-drying, storing and milling should be periormed successively in he community common plant. And average optimum processing capacity of the plant is estimated about 300 metric ton of grain every year.
기존의 IoT 센서 노드는 배터리로부터 에너지를 공급받아 동작하는데, 넓게 분포되어 다양한 정보를 수집해야 하는 센서 노드의 특성상, 주기적으로 배터리를 새로 교체해야 하는 단점이 존재한다. 이 단점을 극복하기 위해 에너지 하베스팅 시스템을 통해 태양광이나 고온 증기 등으로부터 에너지를 수확할 수 있다. 하지만, 기존의 에너지 하베스팅 시스템은 공급전력이 상당히 제한적이기 때문에 통신과 같이 순간적으로 높은 전력을 요구하는 어플리케이션을 활용하기가 어렵다. 이 논문에서 우리가 제안하는 고출력 에너지 하베스팅 시스템은 기존 에너지 하베스팅의 단점을 보완한 Switch Control Unit을 설계하여 수확된 에너지양과 어플리케이션 동작 모드에 따라 수확된 에너지를 에너지 저장장치에 저장하거나 수확 및 저장된 에너지를 순간적으로 모두 어플리케이션에서 사용할 수 있도록 구상하였다. 제안한 시스템을 검증하기 위해 태양광을 기반으로 한 에너지 하베스팅 시스템을 구현하였으며 각각의 동작 모드에 따라 어플리케이션에 공급하는 전력량과 에너지 저장장치의 용량에 따른 최대 공급 시간을 확인하였다.
This paper presents a radio frequency-to-direct current (RF-to-DC) converter for special RF power harvesting application at 915 MHz. The major featured components of the proposed RF-to-DC converter is the combination of a cross-coupled rectifier and an active diode: first, the cross-coupled rectifier boosts the input voltage to desired level, and an active diode blocks the reverse current, respectively. A prototype was implemented using $0.18{\mu}m$ CMOS technology, and the performance was proven from the fact that the targeted RF harvesting system's full-operation with higher power efficiency; even if the system's input power gets lower (e.g., from nominal 0 to min. -12 dBm), the proposed RF-to-DC converter constantly provides 1.47 V, which is exactly the voltage level to drive follow up system components like DC-to-DC converter and so on. And, maximum power conversion efficiency is 82 % calculated from the 0 dBm input power, 2.3 mA load current.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제8권10호
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pp.3321-3341
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2014
This paper investigates the outage performance and optimization for the four-phase two-way transmission network with an energy harvesting (EH) relay. To enable the simultaneous information processing and energy harvesting at the relay, we firstly propose a power splitting-based two-way relaying protocol (PSTWR). Then, we discuss its outage performance theoretically and derive an explicit expression for the system outage probability. In order to find the optimal system configuration parameters such as the optimal power splitting ratio and the optimal transmit power redistribution factor, we formulate an outage-minimized optimization problem. As the problem is difficult to solve, we design a genetic algorithm (GA) based algorithm for it. Besides, we also investigate the effects of the power splitting ratio, the power redistribution factor at the relay, and the source to relay distance on the system outage performance. Finally, extensive simulation results are provided to demonstrate the accuracy of the analytical results and the effectiveness of the GA-based algorithm. Moreover, it is also shown that, the relay position greatly affects the system performance, where relatively worse outage performance is achieved when the EH relay is placed in the middle of the two sources.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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