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感知“利”器:自供电无线振动自主报警系统

时间:2020-08-07
随着能量收集技术和低功耗电子技术的发展,业界明确提出了多种多样的自供能无线传感节点方案。

感知“利”器:自供电无线振动自主报警系统

“事件驱动(event-driven)”机制是无线传感网部署中的最重要技术。所谓事件驱动,是所指仅有在某些特定事件(例如地震、火灾、温度/湿度等超过某一阈值)再次发生时,传感器才被苏醒展开数据传输工作,在其他时刻则维持低功耗休眠状态。这一机制对于有效地利用能源、缩短传感网寿命、减少用于成本等具有最重要意义。在很多“事件驱动”的场合,我们只关心监测的物理量否超过阈值,比如输油管道受到的冲击否超过了不足以毁坏其结构的程度。在这样的背景中,持续、准确的加速度数据似乎是校验的,要保持准确的测量必须消耗较多的能源,减少确保可玩性和成本,而“事件驱动”传感机制则可以传输信息,节省能源。以输油管道为事例,将“事件驱动”型能量采集器加装在管道上,管道不受到外界起到时,采集器完全没任何输入;当外界毁坏不道德在管道上导致一定程度的振动/冲击时,超过某一预设阈值时,采集器产生的电能即很快大幅度提高,后级电路只需检测到电能累积到一定程度,才可通过射频升空电路收到一个报警信号。这个信号可以非常简单,只需包括不受毁坏管道的方位信息。在这种工作模式下,传感器和能量采集器融为一体,而电路并不需要处置振动频率、幅度等信息,也不必须为传感器分开获取电源,大大简化了传感节点的结构。必要利用能量采集器构建“事件驱动”的发电不道德,则需要在单个器件上同时做能量收集和传感,构成传感/能量收集一体的新型自供电传感系统。【引荐发明专利】《自供电无线振动自律报警系统》【发明者内容】本发明针对现有无线振动传感器架构简单、无法有效地利用环境能源的严重不足,获取了一种自供电无线振动自律报警系统及方法。可以监测外界环境的机械振动,并在振动幅度低于特定预设阈值时自律无线发送到报警/提醒信号。该系统还包括一个利用驱动阈值发电的能量采集器,用作整流和存储能量的能量切换与存储电路,用作检测并辨别所述能量切换与存储电路中电压否多达其预设电压阈值的控制电路,以及与控制电路相连的无线升空电路。右图为当外界振动超过或多达预设阈值时,能量采集器的两级振子的振动模式示意图其中,能量采集器还包括:用作感应器外界振动的第一级振子,以及用作发电的第二级振子。第一级振子权利末端上下表面分别相同长方体磁铁和长方体质量块。第二级振子权利末端上表面相同长方体磁铁,第二级振子相同末端上表面依序粘接下电极、压电薄膜、上电极。振动自感官能量采集器具备驱动阈值,在环境振动幅度高于阈值时不发电,只在环境振动幅度低于阈值时将振动的机械能转化成电能。收到的交流电在能量切换与存储单元中转化成为直流电并存储一起。控制电路检测到电能积累到一定程度时,掌控无线升空电路上电并升空报警/提醒信号,报告事件的再次发生。