[发明专利]无线传感器网络节点供电装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及发电装置，特别是涉及一种无线传感器网络节点供电装置，还涉及一种无线传感器网络系统。

【背景技术】

无线传感器网络是大量的静止或移动的传感器节点以自组织和多跳的方式构成的无线网络，可以多角度(设置多类传感器)感知、连续采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息并报告给用户。在环境监测中，由于很多野外环境比较恶劣，比如煤矿、油田安全监测、森林环境监测、农业生态环境监测等，不适合搭建有线网络，因此，采用无线传感器网络方案来实现环境监测有很大的优势。

对于无线传感器网络而言，节点能量提供与管理技术是关键技术之一。环境监测对传感器节点能源提供技术有如下几个方面的要求：(1)体积小；(2)环境适应性强；(3)安全性能高；(4)成本低；(5)无污染。通常情况下虽然传感器节点采用超低功耗设计，但如果采用一次性电池供电，如采用2节AA电池进行供电，按照1500mAh的电池容量，每隔1分钟进行1次温湿度、烟雾等测量，估算节点也只可以工作半年。而在环境监测应用中由于无线传感器网络节点数量多、分布区域广且长期布设在无人值守的环境区域，传感器节点部署环境和实际应用中的要求决定了节点电源大多数情况下不可能接入正常的电力系统供电，通过频繁更换电池的方式来补充能源也是不实际的，所以必须采用有效的能源补充策略，以延长网络的生存期。

传统技术采用充电电池为节点提供能量，利用节点布放环境中一些能量资源(例如光能、风能和机械振动能)为节点充电电池充电。传统技术中适用于为无线传感器网络节点供电的可充电电池有锂聚合物电池、锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池，但这四种电池都存在着高低温性能差、循环寿命差(均低于500次)，性能不稳定，易泄露、损伤、有可能燃烧爆炸、有记忆效应以及环境污染等问题。如锂聚合物电池、锂离子电池的工作温度范围通常只有-5～45℃，镍镉电池、镍氢电池工作温度范围通常只有-10～50℃，而节点在应用领域环境较为恶劣，夏季在阳光暴晒的情况下，地表温度可达60℃以上，在此高温环境下，传统的锂聚合物电池和锂离子电池易鼓包开裂。当环境温度高于40℃以上时对上述四种电池充电，都容易出现爆裂燃烧的情况，存在安全隐患。由此可见上述四种可充电电池并不适用于无线传感器网络在一些安全性要求高的环境监测应用中为节点供电。而节点供电的安全问题不解决，会限制无线传感器网络在环境监测领域的应用。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种高安全性能的无线传感器网络节点供电装置。

一种无线传感器网络节点供电装置，包括为所述无线传感器网络节点供电的充电电池，所述充电电池是磷酸铁锂电池。

优选的，包括：发电模块，用于产生电能；充电控制电路，连接所述发电模块和磷酸铁锂电池，控制所述发电模块为所述磷酸铁锂电池充电；稳压模块，对所述磷酸铁锂电池输出的电源进行稳压处理，并将稳压处理后的电能输出给传感器模块和所述无线传感器网络节点。

优选的，包括连接所述磷酸铁锂电池和稳压模块的电池保护电路，用于在电路状态异常时对所述磷酸铁锂电池进行保护。

优选的，所述电池保护电路包括电池保护芯片、放电控制MOS管、充电控制MOS管、第一限流电阻、第二限流电阻以及第一滤波电容，所述放电控制MOS管和充电控制MOS管是N沟道MOS管；所述电池保护芯片的接地端接地并连接所述磷酸铁锂电池的负极；所述电池保护芯片的电源端与所述磷酸铁锂电池的正极之间接有第一限流电阻，且所述电源端与接地端之间接有所述第一滤波电容；所述放电控制MOS管的栅极连接所述电池保护芯片的放电控制端，所述放电控制MOS管的源极连接所述磷酸铁锂电池的负极，所述放电控制MOS管的漏极与充电控制MOS管的漏极相互连接；所述充电控制MOS管的栅极连接所述电池保护芯片的充电控制端，所述第二限流电阻一端连接充电控制MOS管的源极，另一端连接所述电池保护芯片的过流检测端。