[实用新型]一种无线传感器网络节点的无线充电系统

说明书

技术领域

本实用新型属于无线充电装置技术领域，具体涉及一种无线传感器网络节点的无线充电系统。

背景技术

随着无线传感器网络技术的迅速发展，近年来无线传感器网络在医疗健康、工业监测和军事等方面应用越来越广泛。无线传感器网络节点能够在小规模、低成本的器件上实现处理、存储、传感和通信的一体化，同时也可以实现大面积无线传感器网络节点的自动组网，为各种新的应用开启大门。但是无线传感器网络节点的能耗问题一直是无线传感器网络长期稳定工作的瓶颈问题，虽然很多研究者提出各种通信协议和系统工作方式的优化算法，但是并不能从根本上解决无线传感器网络的能耗问题。

随着无线电能传输（wireless power transfer，WPT）技术的发展，最近有研究者提出采用无线充电的方式给无线传感器网络节点提供电能，WPT技术研究可分为磁感应耦合式、磁耦合谐振式和微波辐射式三大类，其中磁感应耦合式采用空心变压器原理通过原副边线圈感应传输电能其传输功率较大，但是传输距离较近，容易产生涡流效应；磁耦合谐振式是磁感应耦合式的一种特例，使发射线圈和接收线圈的磁耦合谐振达到最高效的非辐射能量传输，传输距离较磁感应式距离远，且传输功率较大，效率较高；微波辐射式采用电磁场远场辐射的方式在自由空间中进行电能传输，其传输距离较远但是传输过程中能量损耗较大，传输功率和效率都较低。在这几种无线电能传输技术中，采用磁耦合谐振式的电能传输方式既满足传输距离要求又满足传输效率和功率的要求，将其应用到无线传感器网络节点的充电中具有较好的前景。

发明内容

本实用新型为克服现有无线传感器网络节点能量耗尽而报废的问题而提供了一种结构设计合理且运行方式简单的无线传感器网络节点的无线充电系统。

本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案， 一种无线传感器网络节点的无线充电系统，其特征在于主要由充电桩、无线充电小车、无线传感器网络节点和基站构成；

所述充电桩包括充电桩本体及设置于充电桩本体上的电源模块、单片机、无线收发模块和无线电能发射模块，其中单片机通过线路分别与无线收发模块、电源模块和无线电能发射模块连接，该无线收发模块与基站双向无线通讯，电源模块用于为整个充电桩提供电能，无线电能发射模块通过磁耦合谐振式的电能传输方式为无线充电小车的锂电池组充电；

所述无线充电小车包括无线充电小车本体及设置于无线充电小车本体上的单片机、电源模块、无线收发模块、GPS导航模块、超声波避障模块、电池电量检测模块、电机驱动模块、无线电能发射模块、无线电能接收模块和锂电池组，其中单片机通过线路分别与无线收发模块、GPS导航模块、超声波避障模块、电池电量检测模块、电机驱动模块、无线电能发射模块、无线电能接收模块和电源模块连接，该电源模块用于为整个无线充电小车提供电能，无线电能接收模块通过磁耦合谐振式的电能传输方式接收充电桩无线电能发射模块所发送的电能并将该电能存储于锂电池组中，无线电能发射模块通过磁耦合谐振式的电能传输方式向无线传感器网络节点的无线电能接收模块发送电能，无线收发模块与基站双向无线通讯，GPS导航模块用于为无线充电小车提供到达目标位置的最优路径，超声波避障模块用于探测无线充电小车前进的道路上是否存在障碍物，使无线充电小车前进过程中顺利避过障碍，电池电量检测模块用于检测锂电池组的剩余电量，电机驱动模块用于在GPS导航模块和超声波避障模块的共同配合下驱动无线充电小车顺利向目标方向移动；

所述无线传感器网络节点包括无线传感器网络节点本体及设置于无线传感器网络节点本体上的无线收发模块、单片机、电源模块、电池电量检测模块、无线电能接收模块和传感器模块，其中单片机通过线路分别与无线收发模块、电源模块、电池电量检测模块、无线电能接收模块和传感器模块连接，该无线收发模块与基站双向无线通讯，电源模块用于为整个无线传感器网络节点提供电能，电池电量检测模块用于检测无线传感器网络节点中电源模块的剩余电量，无线电能接收模块通过磁耦合谐振式的电能传输方式接收无线充电小车无线电能发射模块所发送的电能并将该电能存储于无线传感器网络节点的电源模块中，传感器模块用于采集无线传感器网络节点所在位置的数据信息。

进一步优选，所述的传感器模块包括温度传感器模块、压力传感器模块和湿度传感器。