無線傳感器網絡中能量收集節(jié)點的研究與實現(xiàn).pdf

1、無線傳感器網絡技術被公認為21世紀最重要的技術之一，得到了國內外學者和企業(yè)的廣泛關注和研究。無線傳感器網絡技術在解決特定場合和環(huán)境的監(jiān)測、通訊、管理和救援等方面具有不可替代的優(yōu)勢。節(jié)點的能耗和能量供應是無線傳感器網絡技術應用發(fā)展過程中必須解決的關鍵問題，然而傳統(tǒng)節(jié)點的有線能源和一次性電池能源限制了無線傳感器網絡的廣泛應用與深度拓展。隨著環(huán)境能量收集技術的研究與發(fā)展，具備環(huán)境能量收集能力的節(jié)點將為特定區(qū)域的無線傳感器網絡的應用提供完備的能

2、量解決方案，因此具有能量收集能力的節(jié)點研究是一項具有實際應用價值的重要工作。
　　本文以太陽能和風能為研究背景，研究太陽能和風能的收集、儲存電路以及節(jié)點的能量管理策略，基于現(xiàn)有應用技術并嘗試解決無線傳感器網絡應用中出現(xiàn)的問題，進而對環(huán)境能量充足地區(qū)的無線傳感器網絡的應用方案展開了探索性研究，取得了以下主要成果:
　　1.設計實現(xiàn)了三種收集太陽能的能量收集電路，不同的電路方案適合不同節(jié)點的能量策略，并針對能量的存儲研究了鋰電池

3、、超級電容的不同性能。在電路設計過程中充分考慮到能量收集電路的效率和整個電路系統(tǒng)的低功耗，三種電路的收集效率均達到了90％以上。同時設計了以風力發(fā)電和鉛酸蓄電池存儲電能的協(xié)調器節(jié)點，并在節(jié)點上安置遠程無線數據平臺，實現(xiàn)了數據的收集和管理。
　　2.設計實現(xiàn)了微弱電流測試系統(tǒng)，為低功耗電路調試提供了有效的手段。微弱電流測試以對數放大器為核心器件，通過三個量程的設計實現(xiàn)了10nA～1mA的電流測量，可以滿足節(jié)點休眠狀態(tài)下功耗的精確測量

4、。
　　3.針對論文中設計的能量獲取節(jié)點電路系統(tǒng)，搭建了星型結構的無線傳感器網絡測試平臺，通過太陽能供電節(jié)點的數據采集和風能供電協(xié)調節(jié)點的數據收集，驗證了電路系統(tǒng)的可用性。并在電路系統(tǒng)運行過程中進行了一系列的電路參數測試，為進一步研究無線傳感器網絡中能量獲取技術提供了參考。
　　通過戶外環(huán)境的平臺測試和基于TI Z-Stack的軟件調試，分析了能量收集節(jié)點使用過程中出現(xiàn)的問題，實現(xiàn)了電路系統(tǒng)的改進工作，給出了進一步的解決方案