CN105243818A - 一种新型无线传感器网络节点 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型无线传感器网络节点，包括处理器单元、无线传输单元、传感器单元和电源模块单元，所述电源模块单元与处理器单元、无线传输单元和传感器单元分别电连接，所述处理器单元分别与无线传输单元和传感器单元连接；所述电源模块单元包括充电电池模块和非充电电池模块，充电电池模块和非充电电池模块通过转换器连接；所述充电电池模块包括充电电池、发电装置、稳压装置和监测电路，所述充电电池分别连接发电装置、稳压装置和监测电路；所述非充电电池模块包括非充电电池。本发明将充电电池模块和非充电电池模块同时应用到无线传感器网络节点中，且两者之间可以自由切换，规避了充电电池无法频繁充电及非充电电池需经常更换的问题。

Description

一种新型无线传感器网络节点

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，具体涉及一种新型无线传感器网络节点。

背景技术

无线传感器网络作为互联网之后的第二大网络，已经对人们的生活产生了深远的影响，被广泛应用在航空航天、精密机械、汽车工业、家用电器、军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域。在无线传感器网络的研究中，能效问题一直是热点问题。当前的处理器以及无线传输装置依然存在向微型化发展的空间，但在无线网络中需要数量更多的传感器，种类也要求多样化，将它们进行链接，这样会导致耗电量的加大。现有技术中，给无线传感器网络中的节点供电的电源大都是普通的电池。由于普通电池的使用寿命非常有限，电池更换时不仅要耗费巨大的人力，经济成本高，尤其是在环境恶劣或其它人类无法到达的场合时，电池的更换就会变得尤为困难。也有利用自然环境中的能源如太阳能、振动能、电磁能、风能、化学能、摩擦能等进行发电并对充电电池进行充电，从而为无线传感器网络中的节点提供能量，以代替传统的电池供电。然而可充电电池的充电次数是有限的，而且大多数可充电电池有记忆效应，因此利用自然界的能量不能频繁对电池充电，否则会大大缩短电池的使用寿命。鉴于可充电电池和普通电池各自的优缺点，本发明将两者结合，使其发挥其优势，规避其缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型无线传感器网络节点，能够充分发挥充电电池和非充电电池的优势，满足用电需求。

一种新型无线传感器网络节点，包括处理器单元、无线传输单元、传感器单元和电源模块单元，所述电源模块单元与处理器单元、无线传输单元和传感器单元分别电连接，所述处理器单元分别与无线传输单元和传感器单元连接；所述电源模块单元包括充电电池模块和非充电电池模块，充电电池模块和非充电电池模块通过转换器连接；所述充电电池模块包括充电电池、发电装置、稳压装置和监测电路，所述充电电池分别连接发电装置、稳压装置和监测电路；所述非充电电池模块包括非充电电池。

所述发电装置包括太阳能发电装置、振动发电装置、摩擦发电装置、风能发电装置、电磁能发电装置、化学能发电装置，这些发电装置产生的电能传送至充电电池储存；所述稳压装置用于稳定充电电池的输出电压；所述监测电路用于监测蓄电池的电压和/或电流。

所述转换器用于充电电池模块与非充电电池模块之间的供电切换。

所述处理器单元还连接定位模块、驱动模块、能量管理模块、实时时钟和LCD显示屏。

所述定位模块用于无线传感器网络节点的定位，可以采用GPS定位或北斗定位系统。

所述驱动模块用于驱动无线传感器网络节点的运动，在必要的时候按指令驱动至特定地点，如需更换电池或对设备进行检修，而传感器的分布位置又是工作人员难以到达的地方时，驱动模块即可驱动设备至特定地点。

所述能量管理模块用于管理整个系统的电能，保证每个部分供电正常；同时其可以通过处理器单元向电源模块单元发出指令，控制转换器的动作，以根据需要选择采用充电电池模块进行供电还是非充电电池模块进行供电；另外，能量管理模块会根据电量使用情况，控制发电装置是否对充电电池进行充电，通过控制充电次数来延长充电电池寿命。

所述LCD显示屏用于显示设备的工作状态、电量情况，以方便工作人员对设备进行操作和检修。

所述处理器单元包括微处理器和数据存储器。

所述无线传输单元包括无线收发器、MAC和无线网络，所述无线收发器、MAC和无线网络依次连接。

所述传感器单元包括传感器和模数转换器。

所述传感器可以是温湿度传感器、光照传感器、噪声传感器、振动传感器、磁场传感器、加速度传感器。

本发明的有益效果是：将充电电池模块和非充电电池模块同时应用到无线传感器网络节点中，且两者之间可以自由切换，规避了各自的缺陷，即充电电池无法频繁充电及非充电电池需经常更换的问题。相比于传统技术，在无线收发器和无线网络之间增加了MAC，便于对无线网络进行定位，以更准确的收发信息。本设备通用性强，可以广泛应用于各个领域。

附图说明

图1本发明无线传感器网络节点示意图。

图中，1-传感器单元、2-处理器单元、3-无线传输单元、4-电源模块单元、41-充电电池模块、42-非充电电池模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示的新型无线传感器网络节点，包括处理器单元2、无线传输单元3、传感器单元1和电源模块单元4，所述电源模块单元4与处理器单元2、无线传输单元3和传感器单元1分别电连接，所述处理器单元2分别与无线传输单元3和传感器单元1连接；所述电源模块单元4包括充电电池模块41和非充电电池模块42，充电电池模块41和非充电电池模块42通过转换器连接；所述充电电池模块41包括充电电池、发电装置、稳压装置和监测电路，所述充电电池分别连接发电装置、稳压装置和监测电路；所述非充电电池模块42包括非充电电池。

所述发电装置包括太阳能发电装置、振动发电装置、摩擦发电装置、风能发电装置、电磁能发电装置、化学能发电装置，这些发电装置产生的电能传送至充电电池储存；所述稳压装置用于稳定充电电池的输出电压；所述监测电路用于监测蓄电池的电压和/或电流。

所述转换器用于充电电池模块41与非充电电池模块42之间的供电切换。

所述处理器单元2还连接定位模块、驱动模块、能量管理模块、实时时钟和LCD显示屏。

所述定位模块用于无线传感器网络节点的定位，可以采用GPS定位或北斗定位系统。

所述驱动模块用于驱动无线传感器网络节点的运动，在必要的时候按指令驱动至特定地点，如需更换电池或对设备进行检修，而传感器的分布位置又是工作人员难以到达的地方时，驱动模块即可驱动设备至特定地点。

所述能量管理模块用于管理整个系统的电能，保证每个部分供电正常；同时其可以通过处理器单元2向电源模块单元4发出指令，控制转换器的动作，以根据需要选择采用充电电池模块41进行供电还是非充电电池模块42进行供电；另外，能量管理模块会根据电量使用情况，控制发电装置是否对充电电池进行充电，通过控制充电次数来延长充电电池寿命。

所述LCD显示屏用于显示设备的工作状态、电量情况，以方便工作人员对设备进行操作和检修。

所述处理器单元2包括微处理器和数据存储器。

所述无线传输单元3包括无线收发器、MAC和无线网络，所述无线收发器、MAC和无线网络依次连接。在无线收发器和无线网络之间增加了MAC，便于对无线网络进行定位，以更准确的收发信息。

所述传感器单元1包括传感器和模数转换器。

所述传感器可以是温湿度传感器、光照传感器、噪声传感器、振动传感器、磁场传感器、加速度传感器。

Claims (7)

1.一种新型无线传感器网络节点，包括处理器单元、无线传输单元、传感器单元和电源模块单元，其特征在于，所述电源模块单元与处理器单元、无线传输单元和传感器单元分别电连接，所述处理器单元分别与无线传输单元和传感器单元连接；所述电源模块单元包括充电电池模块和非充电电池模块，充电电池模块和非充电电池模块通过转换器连接；所述充电电池模块包括充电电池、发电装置、稳压装置和监测电路，所述充电电池分别连接发电装置、稳压装置和监测电路；所述非充电电池模块包括非充电电池。

2.根据权利要求1所述的新型无线传感器网络节点，其特征在于，所述处理器单元还连接定位模块、驱动模块、能量管理模块、实时时钟和LED指示灯。

3.根据权利要求1所述的新型无线传感器网络节点，其特征在于，所述处理器单元包括微处理器和数据存储器。

4.根据权利要求1所述的新型无线传感器网络节点，其特征在于，所述无线传输单元包括无线收发器、MAC和无线网络，所述无线收发器、MAC和无线网络依次连接。

5.根据权利要求1所述的新型无线传感器网络节点，其特征在于，所述传感器单元包括传感器和模数转换器。

6.根据权利要求1所述的新型无线传感器网络节点，其特征在于，所述发电装置包括太阳能发电装置、振动发电装置、摩擦发电装置、风能发电装置、电磁能发电装置、化学能发电装置。

7.根据权利要求1所述的新型无线传感器网络节点，其特征在于，所述传感器是温湿度传感器、光照传感器、噪声传感器、振动传感器、磁场传感器或加速度传感器中的一种或多种。