提高能量采集技術(shù)被廣泛認(rèn)為是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的有力推進(jìn)要素。 G6L-1F-12VDC無線傳感器網(wǎng)絡(luò)主要由大量小的、低功耗的傳感器網(wǎng)絡(luò)組成。這些節(jié)點(diǎn)共同協(xié)作來采 集數(shù)據(jù)并通過無線連接傳輸數(shù)據(jù)到基站。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在健康醫(yī)療護(hù)理、機(jī)械裝置、交通運(yùn)輸和能源等領(lǐng)域均具有廣泛的發(fā)展前景。

    如圖9.1所示,一個(gè)典型的無線傳感器節(jié)點(diǎn)(WsN)包括微能量模塊、傳感器/執(zhí)行器、前端處理單元、數(shù)字信號(hào)處理器和無線接收設(shè)備c相關(guān)的研究表明,WSN的平均功耗估計(jì)在1~⒛uW的范圍之間。功耗大小取決于被測量的物理效應(yīng)、應(yīng)用算法和傳輸頻率的復(fù)雜性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,⒇uW的功耗足夠驅(qū)動(dòng)脈搏血氧儀傳感器正常工作,同時(shí)處理數(shù)據(jù)并且每隔15s回傳一次數(shù)據(jù)。此外,10uW的功耗足夠每5s進(jìn)行一次溫度測量和數(shù)據(jù)傳輸[5]。而100uW的功

耗能夠支撐表9,1中所示的相對(duì)復(fù)雜并具有相對(duì)高的數(shù)據(jù)傳輸速率的傳感器節(jié)點(diǎn)。同時(shí),從長遠(yuǎn)角度看,由于不斷改進(jìn)的低功耗和超低功耗電路設(shè)計(jì),功耗將會(huì)進(jìn)一步減小。

    圖9.7一個(gè)典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組成圖表

   在許多情況下,需要無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠正常運(yùn)行幾年的時(shí)間。由于傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量較多并且尺寸很小,更換耗盡電量的電池是不現(xiàn)實(shí)或者不易于實(shí)現(xiàn)的。雖然安裝大容量的電池能提高無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行時(shí)間,但會(huì)增加系統(tǒng)體積和成本。采用能量采集器和小尺寸可充電電池(或稱能量存儲(chǔ)系統(tǒng),例如超級(jí)電容器)相結(jié)合的方法是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的能量續(xù)航最好的方法。例如,WSN的功耗大約是100uW,一般電池的普遍壽命只有幾個(gè)月。而相比之下,利用可充電電池和輸出功率為100uW的能量采集器相結(jié)合,可以在整個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用期內(nèi)實(shí)現(xiàn)能量續(xù)航。