浅谈无线传感器微能源自供电技术研究

浅谈无线传感器微能源自供电技术研究

杨艳玲杜瑞兰张红琳

国网山东省电力公司巨野县供电公司山东菏泽274900

摘要：无线传感器应用之中的电能供应问题成为制约无线传感器发展的关键问题。本文在无线传感器技术理论的基础上，探讨分析了无线传感器的微能源采集以及微能源的自供电技术，以此促进无线传感器使用周期的延长以及使用范围的拓宽。

关键词：无线传感器；微能源自供电技术

引言：无线传感器的使用范围以及使用地域的情况复杂性，使得无线传感器的电能供应问题成为制约无线传感器发展的关键因素之一，无线传感器的使用周期不可能仅仅依靠整体的能耗降低就能够得到有效的解决，从能源采集角度出发，采取有效且可行的方法实现无线传感器电能供应的自给自足，成为延长无线传感器使用周期的重点研究问题。

一、无线传感器技术概述

无线传感器网络（WirelessSensorNetworks，WSNs）发展起来的新一代传感器网络，它所提供的崭新观察角度以及观察平台，逐渐为多个领域提供出高效且简单易行的解决方案。

由于无线传感器的结点体积偏小，一般情况下只能通过携带电池的方式进行能量供给，但是由于所携带电池能量的有限性，使得无线传感器若是想要延长自身的网络工作周期，延长结点的供电问题是首先要解决的问题。[1]同时因为无线传感器的结点个数较多而且分布的区域较广，尤其是在环境复杂的部署应用之中，故而使得无线传感器依靠更换电池方式进行能源的补充从而延长使用的时间周期比较难以实现。

解决无线传感器的结点供电问题需要从无线传感器的能量采集角度出发，通过有效措施的采取和应用使得无线传感器的结点能够实现能量供应的自给自足，并且还能够进行高效的储存与供给使用。与此同时，再与供能管理技术相结合从而能够稳定且持续的为无线传感器的结点进行能源供应电。

由此可见，无线传感器节点能量的有效采集、高效储存及利用还有无线传感器整体上的能耗降低成为无线传感器技术突破其能量供应限制的关键之所在。

二、无线传感器的微能源供给分析

（一）无线传感器的微能源采集分析

一般认为，无线传感器的微能源供给有两个层的含义：第一层指的是微型的能源供给；第二层指的是使用先进的工艺技术进行能源的制造以及使用，以此促进无线传感器能源性能的提高，并且适合于应用到小型或者是便携式的器件之中的能源。[2]微能源技术在无线传感器技术的能源供给应用中目前有两个相关思路：第一个是进行微型能源的制造使其能够直接为无线传感器传感器的结点器件进行供电，同时还保证有一定能量或者是功率的输出；第二种是收集转化环境之中的各种微量能源以此作为无线传感器结点的供电来源。微能源技术能够进行能源采集的范围非常广泛，涉及到物质空间之中的各种可利用能源，比如说光能、风能、振动能、热能以及化学能等。

（二）无线传感器的微能源自供电技术分析

无线传感器的微能源供自供电技术问题由两部分组成，一是最大化的提高无线传感器的结点供电品质，二是最大限度的降低无线传感器技术系统的整体能耗。无线传感器的能量采集且转换为电能储存之后，只有在高效地管理之下才能够保障持续高效的为无线传感器的结点进行供电；与此同时，整体能耗的降低有助于无线传感器网络生命周期的延长，故而无线传感器的能量采集以及储存至关重要。

无线传感器微能源自供电技术的不断发展，使得无线传感器的结点供电方式开始出现多级能源复合供电发展趋势，与此同时复合式供电方式正逐渐成为对无线传感器的结点进行供电的主流技术。

针对已经提高的无线传感器的能源采集如太阳能、风能、热能等，进行分析的供电技术分为两种：第一种为“即采即用”型，就是对环境中的能量通过元件采集完成以后，立刻或者是微小延迟之后为结点进行供电，比如光伏板在采集完太阳能之后可立即对结点进行能源供应；第二种为“转存使用”型，就是对环境中的能量采集完成之后，不马上使用而是转存到储能元件当中，作为结点的储备能源使用，比如光照充足时，光伏板采集的电能除供电以外，将其中部分电能转化成化学能储存到锂离子的—超级电容器当中。[3]复合式供电，就是对这两种类型供电方式的综合利用。这两种供电类型的最大区别表现为，环境因素对“即采即用”型供电影响较大，当环境变化，能源采集过程受到干扰严重时将中止；而“转存使用”型供电则相对灵活以及稳定，主要接受供电电路的控制，环境对其影响较小。

结束语：无线传感器在应用领域中所具备的优势，使得人们的对无线传感器的应用以及相关技术研究也越来越重视。本文在无线传感器理论知识的基础上，从能源采集的角度出发，探讨了无线传感器的微能源采集以及微能源自供电技术，希望使得无线传感器在整体能耗降低的基础上，实现自身电能高效且持续的供应，从而促使无线传感器的使用效益得到更好的发挥。同时本文由于篇幅有限，对无线传感器的微能源自供电技术研究尚不全面，还需要更深入的研究。

参考文献

[1]宫任.无线供电的无线传感器网络的研究[D].哈尔滨理工大学,2014.

[2]贾志超.压电自供电无线传感器网络节点关键技术的研究[D].哈尔滨理工大学,2015.

[3]李亚美.无线传感器网络环境监测系统数据中转器设计[D].电子科技大学,2009.