Hiện nay có một số phƣơng pháp đƣợc tiến hành để đo năng lƣợng tiêu thụ trong mạng cảm biến khơng dây nhƣ phƣơng pháp đo bằng đầu kẹp dịng, phƣơng pháp đo bằng điện trở Shunt hay phƣơng pháp đo bằng siêu tụ điện. Trong đó, 2 phƣơng pháp đầu đƣa ra giải pháp giám sát năng lƣợng theo thời gian thực trong khi phƣơng pháp cuối đƣợc sử dụng để dự đoán tuổi thọ mạng. [13]
4.2.1. Phƣơng pháp đo sử dụng đồng hồ đầu kẹp
Phƣơng pháp gồm một đầu dò dòng điện đặt giữa nguồn cấp năng lƣợng và node cảm biến. Điện áp đầu ra là một hàm tuyến tính với dịng điện tại đầu dị. Hiện tại, phƣơng pháp đo đƣợc hiệu chỉnh bằng cách sử dụng một mạch đơn giản chứa nguồn điện và điện trở.Dòng tải là ITEST và nguồn cấp điện VTEST với giá trị điện trở trong khoảng 70Ω đến 3kΩ. Kết quả thu đƣợc là các giá trị dịng điện và điện áp chính xác hơn. Một giải pháp khác là sự kết hợp của đầu dò dòng (Extech 380946) và thẻ thu thập dữ liệu (DAQCard-AI-16XE-50). Cách tiếp cận này đảm bảo độ chính xác cao hơn tuy nhiên, nhƣợc điểm của nó là chi phí sử dụng khoảng 50 đơ la cho đầu dò dòng và 400 đơ la cho thẻ thu dữ liệu đo đó cách này khơng tối ƣu khi đo các thơng số cảm biến.[13]
Hình 4.1. Phương pháp đo năng lượng bằng đồng hồ đầu kẹp
4.2.2. Phƣơng pháp đo sử dụng bằng siêu tụ điện.
Phƣơng pháp này đƣợc đề xuất bởi H.Retter và cộng sự chủ yếu đƣợc sử dụng để dự đoán tuổi thọ mạng thay vì theo dõi năng lƣợng mạng theo thời gian thực. Các siêu tụ điện có dung lƣợng cao có thể lên đến 1F và có thể nhanh chóng cung cấp năng lƣợng cho bộ lọc cảm biến trong một khoảng thời gian nào đó, điều này cũng làm tăng q trình đánh giá năng lƣợngđiện ta có thể tính đƣợc thời gian sống của node, hay có thể tính đƣợc mức độ tiêu thụ năng lƣợng của node trong mạng. [22]
(4.4)
Trong đó, Umax là điện áp tối đa của siêu tụ điện, Umin là điện áp tối thiểu, C là
dung lƣợng của siêu tụ điện, và I là cƣờng độ dòng điện.Tuy nhiên, phƣơng pháp này chỉ cung cấp đánh giá năng lƣợng tổng thể và thiếu thông tin chi tiết về năng lƣợng. Do đó, khơng thể cung cấp những hiểu biết toàn diện cho việc thiết kế các giao thức năng lƣợng hiệu quả cho từng ứng dụng cụ thể.
Hình 4.2. Phương pháp đo năng lượng sử dụng siêu tụ điện
4.2.3. Phƣơng pháp đo sử dụng điện trở Shunt.
Hình 4.3.Phương pháp đo năng lượng sử dụng điện trở Shunt
Phƣơng pháp đo bằng điện trở Shunt là một phƣơng pháp đƣợc sử dụng rộng rãi để đo lƣờng với một điện trở Shunt có trở kháng thấp đặt giữa nguồn cấp điện và node cảm biến. Điện áp qua điện trở Shunt tỉ lệ thuận với dòng điện chạy qua nó nhờ vậy mức tiêu thụ điện năng của cảm biến có thể tính đƣợc.[13]
( )
(4.5)
Phƣơng pháp này đƣợc áp dụng trên nhiều nghiên cứu nhờ ƣu điểm ít bị ảnh hƣởng bởi tiếng ồn tuy nhiên sự tốn kém của các thiết bị đã giới hạn phạm vi áp dụng của nó.Nhìn chung, phƣơng pháp đo dịng dùng điện trở Shunt là phƣơng pháp tối ƣu nhất để đánh giá năng lƣợng mạng vì nó khơng gây bất kì phản ứng phụ nào với
nodecảm biến hoặc cấu trúc phần cứng hoặc phần mềm. Hai phƣơng pháp trên chủ yếu đƣợc sử dụng để dự đốn tuổi thọ mạng thay vì đo năng lƣợng mạng và chi phí sử dụng là khơng hợp lý cho các ứng dụng mạng thông thƣờng.
Nhận xét phƣơng pháp đo: Phƣơng pháp đo sử dụng điện trở Shunt là phƣơng pháp chính xác nhất để đo lƣờng năng lƣợng vì nó khơng gây ra bất kì một hiệu ứng phụ nào trên hệ thông sensor mote hoặc trong phần cứng hoặc phần mềm. Một số cơng trình nghiên cứu dựa trên phƣơng pháp này và mở rộng phƣơng pháp này cho nhiều phƣơng pháp đo năng lƣợng chính xác hơn.