[發明專利]一種無線網絡傳感器節點的能量供裝置和方法

有效

• 申請號: 200710065331.3
• 申請日: 2007-04-11
• 公開（公告）號: CN101286853A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 趙湛;張玉國;方震;郭鵬
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: H04L12/10
• 分類號: H04L12/10;H02J9/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 周國城

1、?一種無線網絡傳感器節點的能量供給裝置，其特征在于，包括能量挖掘模塊(1)、能量存儲模塊(2)、后備能源供給模塊(3)和能量管理控制模塊(4)，其中：

能量挖掘模塊(1)，用于采集環境中的能量，能量挖掘模塊輸出的能量由能量管理控制模塊(4)進行管理；

能量存儲模塊(2)，用于存儲能量挖掘模塊采集到的能量；

后備能源供給模塊(3)，用于在環境能量不滿足系統能量消耗的情況下負責系統的能量供給，實現無線網絡傳感器節點的能量供應；

能量管理控制模塊(4)，用于控制能量存儲模塊(2)和后備能源供給模塊(3)為系統供電。

2、?根據權利要求1所述的能量供給裝置，其特征在于，所述的能量挖掘模塊(1)是采用將各種形式的環境能源轉化為電能的模塊。

3、?根據權利要求1所述的能量供給裝置，其特征在于，所述的能量存儲模塊(2)有一個或多個層次，根據具體需要確定層次的數目，每個層次的能量存儲模塊(2)分別給系統供電，每個層次的能量存儲模塊(2)能重復儲存和釋放能量。

4、?根據權利要求1所述的能量供給裝置，其特征在于，所述的后備能源供給模塊(3)是長期保持自身能量的模塊，即在不使用后備能源供給模塊中的能量時，后備能源供給模塊(3)中的能量重復為自身補充能量。

5、?根據權利要求1所述的能量供給裝置，其特征在于，所述的能量管理控制模塊(4)監控能量存儲模塊(2)和后備能源供給模塊(3)的能量狀況，根據監控所得的能量狀況數據，控制能量存儲模塊(2)和后備能源供給模塊(3)給系統供電。

6、?根據權利要求1所述的能量供給裝置，其特征在于，所述的能量管理控制模塊(4)的能量狀態監控端I/O分別與能量存儲模塊(2)和后備能源供給模塊(3)的被監控輸出端連接，用于監控能量存儲模塊(2)和后備能源供給模塊(3)的能量，根據監控所得的能量數據，自動控制能量存儲模塊(2)和后備能源供給模塊(3)給系統供電；所述的能量管理控制模塊(4)包括：開關模塊(41)和微控制器(42)，開關模塊(41)的一輸入端與微控制器(42)的開關控制端I/O連接，用于控制開關模塊(41)的閉合和斷開。

7、?一種無線網絡傳感器節點的能量供給的方法，其特征在于，步驟如下：

能量采集步驟：利用能量挖掘模塊采集環境中的能量，將其轉化為電能；

能量存儲步驟：將電能存儲到能量存儲模塊中；

能量供給步驟：利用能量管理控制模塊監控能量存儲模塊和后備能源供給模塊的能量狀態，根據監控能量狀態得到的數據控制能量供給系統為無線網絡傳感器節點供電。

8、?根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述能量采集步驟還包括：

S1：啟動能量供給系統；

S2：當能量存儲模塊中能量無法滿足能量供給系統以及傳感器節點的能量消耗時，先由后備能源供給模塊為系統提供能量；

S3：能量挖掘模塊開始采集環境能量。

9、?根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述能量供給步驟還包括：

S1：為能量存儲模塊存儲能量；

S2：能量管理控制模塊監控每一級能量存儲模塊以及后備能源供給模塊的能量大小狀態；

S3：由能量管理控制模塊監測到某級能量存儲模塊是否被充滿能量；如果被充滿，執行步驟S4；如果沒有被充滿，則執行步驟S1；

S4：一旦有任何一級能量存儲模塊被充滿，則由能量管理控制模塊控制被充滿的能量存儲模塊為系統供電，減少使用后備能源供給模塊中的能量；

S5：由能量管理控制模塊控制，為沒有充滿能量的能量存儲模塊補充能量；

S6判斷所有能量存儲模塊是否被充滿能量，如果有被充滿能量，執行步驟S7；如果有未被充滿能量，執行步驟S5；

S7由能量管理控制模塊控制，使能量挖掘模塊為任一層級的能量存儲模塊存儲能量；

S8：實時監控后備能源供給模塊的能量，如果能量不是滿狀態，執行步驟S9，對后備能源供給模塊實施補充能量，使后備能源供給模塊始終保持滿能量狀態；如果能量是滿狀態，則直接執行步驟S10；

S10：當環境能量稀缺時，則消耗能量存儲模塊中的能量；

S11：判斷能量存儲模塊中的能量是否消耗完畢，如果能量消耗完畢，執行步驟13；如果能量未消耗完畢，則執行步驟12；

S12：能量存儲模塊中的能量未消耗完畢，判斷環境能量是否充足；如果環境能量充足，執行步驟S1；如果環境能量不充足，執行步驟S10；

S13：能量存儲模塊中的能量消耗完畢，使用后備能源供給模塊中的能量；

S14：判斷后備能源供給模塊中的能量是否耗盡，如果是耗盡，則執行步驟S16；如果沒耗盡，則執行步驟S15；

S15：能源供給模塊中的能量未耗盡，判斷環境能量是否充足，如果環境能量充足，執行步驟S1；如果環境能量不充足，執行步驟S13；

S16：后備能源供給模塊中的能量耗盡后，無線網絡傳感器節點的能量供給裝置進入死機狀態；

S17：無線網絡傳感器節點的能量供給裝置死機狀態后，如果環境能量又一次充足，執行步驟S1，無線網絡傳感器節點的能量供給裝置利用環境能量再次啟動；如果環境能量不充足，則無線網絡傳感器節點的能量供給裝置繼續步驟S16的處于死機狀態；

以上步驟周而復始，實現系統的自動供電。