[實用新型]一種微生物能量捕獲的環境監測無線傳感器網絡節點

有效

• 申請號: 201721260106.0
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN207369305U
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 孫彥景;潘東躍;王亮;李松;徐華;華鋼;王艷芬;蘆楠楠;張曉光;李嫄源
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W88/02;G01N33/24;H02J7/00;H02J7/34
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種微生物能量捕獲的環境監測無線傳感器網絡節點，其特征在于：包括微生物能量捕獲裝置(1)、能量收集模塊(2)、超級電容器(3)、鋰電池(4)、開關電路、無線傳感器網絡節點和防水外殼(5)，所述微生物能量捕獲裝置(1)通過能量收集模塊(2)與無線傳感器網絡節點、超級電容器(3)相連，分別用于給無線傳感器網絡節點供電和超級電容器(3)充電，所述超級電容器(3)兩端電壓達到放電電壓時，超級電容器(3)放電給鋰電池(4)充電，所述微生物能量捕獲裝置(1)的供能不足時，通過鋰電池(4)為無線傳感器網絡節點供電。

2.根據權利要求1所述的一種微生物能量捕獲的環境監測無線傳感器網絡節點，其特征在于：所述微生物能量捕獲裝置(1)以土壤作為微生物的營養媒介，包括反應容器(101)、陽極(102)和陰極(103)，所述反應容器(101)中填充富含有微生物和足夠養分的土壤，所述陽極(102)深埋在土壤中，所述陰極(103)放置在土壤表面。

3.根據權利要求2所述的一種微生物能量捕獲的環境監測無線傳感器網絡節點，其特征在于：所述反應容器(101)采用圓筒狀的聚氯乙烯網格桶，所述陽極(102)采用碳布，所述陰極(103)采用表面均勻涂有一層鉑催化劑的碳紙。

4.根據權利要求1所述的一種微生物能量捕獲的環境監測無線傳感器網絡節點，其特征在于：所述無線傳感器網絡節點包括MCU(6)、傳感器(7)、信號調理電路(8)、無線收發模塊(9)和射頻天線，所述傳感器(7)為分別用于測量土壤的含水量和PH值的土壤濕度傳感器和土壤PH值傳感器，所述傳感器(7)采集到的信息經過信號調理電路(8)進行AD轉換和放大處理后由MCU(6)控制無線收發模塊(9)通過射頻天線將土壤信息發送至鄰近的匯聚節點，匯聚節點將信息發送給監測中心供監測人員分析濕地土壤環境狀況。

5.根據權利要求1所述的一種微生物能量捕獲的環境監測無線傳感器網絡節點，其特征在于：所述能量收集模塊(2)包括變壓器和DC/DC變換芯片，所述變壓器將微生物能量捕獲裝置(1)產生的電壓提升至DC/DC變換芯片的輸入電壓，所述變壓器副端繞組上產生的交流電壓通過外部充電泵電容器和芯片整流器進行升壓和整流，整流電路將電流饋入VAUX引腳，并將電荷送至外部VAUX電容器，然后輸送至其他輸出，最后通過VOUT輸出電壓至無線傳感器網絡節點。

6.根據權利要求5所述的一種微生物能量捕獲的環境監測無線傳感器網絡節點，其特征在于：所述變壓器為1:100的升壓型變壓器。

7.根據權利要求1-6任一項所述的一種微生物能量捕獲的環境監測無線傳感器網絡節點，其特征在于：當生物能量捕獲裝置(1)供電能量超過無線傳感器網絡節點工作所需的能量時，DC/DC變換芯片的VSTORE端口給電容CSTORE充電，該電容采用超級電容器(3)，隨著超級電容器(3)兩端的電壓不斷升高，MCU(6)通過比較電路判斷超級電容器(3)兩端電壓是否達到所設定的放電電壓值，當達到放電電壓時，MCU(6)發出控制信號使開關電路1(12)導通，通過超級電容器放電升壓電路(15)給鋰電池(4)充電，當超級電容器(3)兩端的電壓降到充電電壓時，開關電路1(12)斷開，微生物能量捕獲裝置(1)的多余能量繼續給超級電容器(3)充電。

8.根據權利要求7所述的一種微生物能量捕獲的環境監測無線傳感器網絡節點，其特征在于：當微生物能量捕獲裝置(1)的產能不足時，開關電路2(13)導通，由鋰電池(4)作為備用電源通過穩壓電路(10)給無線傳感器網絡節點繼續供電，保證無線傳感器網絡節點的正常工作。

9.根據權利要求7所述的一種微生物能量捕獲的環境監測無線傳感器網絡節點，其特征在于：所述超級電容器放電升壓電路(15)與鋰電池(4)之間還設有充電保護電路(11)。