基于能量收集技術的無線傳感網(wǎng)絡研究與設計.pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡以其應用廣泛、方便攜帶、能耗低等獨有的特點，越來越受到人們的關注，但現(xiàn)場節(jié)點的供電是一個瓶頸問題。大多數(shù)采用電池的系統(tǒng)，更換和維護電池問題較為突出，成為無線傳感網(wǎng)絡發(fā)展道路上的一道技術難題。針對該問題研究了“收集環(huán)境能量供電”、“超低功耗”無線傳感網(wǎng)絡的技術，從收集環(huán)境能量供電和節(jié)能兩個方面給出了較為合理的解決方案。
　　首先研究了無線傳感網(wǎng)絡的供電問題。針對目前使用化學電池供電的弊端問題，給出了收集環(huán)境能量為其供電的

2、思路。接著先簡要介紹了環(huán)境中易獲取的環(huán)境能量的特征，然后著重對太陽能、溫差能、機械振動能的收集原理及其工作特性分別進行了深入研究，建立了收集環(huán)境能量的模型，給出了一種能夠同時收集多種環(huán)境能量的管理系統(tǒng)的解決方案，解決以往收集某單一環(huán)境能量為傳感器節(jié)點供電不穩(wěn)定的問題。根據(jù)方案設計了能量管理電路，并通過試驗論證了該系統(tǒng)的可行性。
　　同時對無線傳感網(wǎng)絡的總體架構進行了論述，并在此基礎上設計了基于傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點、用戶系統(tǒng)軟件組成

3、的系統(tǒng)框架。其中，傳感器節(jié)點的設計采用低功耗的MSP430單片機最小系統(tǒng)為核心模塊，其符合節(jié)點的微型化、低能耗、低成本的要求。而匯聚節(jié)點設計成微型嵌入式最小系統(tǒng)，滿足了匯聚節(jié)點要及時協(xié)作、融合節(jié)點傳送過來的大量的數(shù)據(jù)以及下傳工作任務的要求。另外，軟件方面的設計主要包括無線傳感網(wǎng)中節(jié)點之間的通信程序的設計和無線傳感網(wǎng)絡協(xié)議相關程序的設計，最后采用B/S模式設計了用戶系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)對監(jiān)測區(qū)域的實時監(jiān)測與管理。
　　最后還重點對無線傳感