基于能量收集技術(shù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、無線傳感網(wǎng)絡(luò)以其應(yīng)用廣泛、方便攜帶、能耗低等獨(dú)有的特點(diǎn)，越來越受到人們的關(guān)注，但現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的供電是一個(gè)瓶頸問題。大多數(shù)采用電池的系統(tǒng)，更換和維護(hù)電池問題較為突出，成為無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)展道路上的一道技術(shù)難題。針對(duì)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(luò)的技術(shù)，從收集環(huán)境能量供電和節(jié)能兩個(gè)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(luò)的供電問題。針對(duì)目前使用化學(xué)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(duì)太陽能、溫差能、機(jī)械振動(dòng)能的收集原理及其工作特性分別進(jìn)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(shí)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(diǎn)供電不穩(wěn)定的問題。根據(jù)方案設(shè)計(jì)了能量管理電路，并通過試驗(yàn)論證了該系統(tǒng)的可行性。
　　同時(shí)對(duì)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的總體架構(gòu)進(jìn)行了論述，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于傳感器節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、用戶系統(tǒng)軟件組成

3、的系統(tǒng)框架。其中，傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)采用低功耗的MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)為核心模塊，其符合節(jié)點(diǎn)的微型化、低能耗、低成本的要求。而匯聚節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)成微型嵌入式最小系統(tǒng)，滿足了匯聚節(jié)點(diǎn)要及時(shí)協(xié)作、融合節(jié)點(diǎn)傳送過來的大量的數(shù)據(jù)以及下傳工作任務(wù)的要求。另外，軟件方面的設(shè)計(jì)主要包括無線傳感網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)之間的通信程序的設(shè)計(jì)和無線傳感網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)程序的設(shè)計(jì)，最后采用B/S模式設(shè)計(jì)了用戶系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與管理。
　　最后還重點(diǎn)對(duì)無線傳感