[实用新型]一种无线充电磁感应式传感节点装置及系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无线充电磁感应式传感节点装置及系统，属于无线传感器网络技术领域。

背景技术

无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、无线网络通信技术以及分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，在军事、环境、设备状态监测等领域具有广泛的应用前景。

无线传感器网络中节点个数多、分布区域广、所处环境复杂，电源在整个无线传感器网络系统设计中具有极其重要的意义。目前最常见、也是最容易实现的无线传感器网络节点供电方式主要是电池供电。普通电池的寿命有限，一般电池的寿命决定了传感器节点的使用寿命，要想延长传感器节点的使用周期需要定期更换电池，这样不仅工作量大，成本高，浪费也严重，而且对于地下、矿井、油田等恶劣环境中的大面积无线传感器网络来说电池的更换比较困难。除了通过电池给无线传感器节点供电以外还出现了一种新型供电方式，即从节点周围环境中捕获能量，并将其转化为无线传感器节点所需要的电能。现有研究表明，可以将周围环境中存在的太阳能、风能、振动能量以及电磁能等转换为电能应用于无线传感器网络。但是这些供能方式只适用于某些特定场景，而且所能提供的能量有限。因此，无线传感器网络节点供电是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用全新结构设计，能够高效解决地下埋设传感节点供电问题的无线充电磁感应式传感节点装置。

本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本实用新型设计了一种无线充电磁感应式传感节点装置，包括充电装置和传感节点装置，其中，传感节点装置设置在地表以下预设深度的位置，用于实现指定类型数据的采集；传感节点装置包括传感器、微处理器、信号发送电路、信号接收电路、切换开关、耦合线圈、整流滤波电路、稳压电路、充电管理电路、充电电源和数控开关；其中，传感器用于实现指定类型数据的采集，微处理器分别与传感器、充电管理电路、充电电源、信号发送电路的输入端、信号接收电路的输出端相连接，微处理器针对充电电源实现指定类型电源数据的监测；信号发送电路的输出端、信号接收电路的输入端通过切换开关、择一与第一线圈接入点相连接；整流滤波电路的输出端与稳压电路的输入端相连接，稳压电路的输出端与充电管理电路的输入端相连接，充电管理电路的输出端与充电电源的输入端相连接，整流滤波电路的输入端作为第二线圈接入点；第一线圈接入点、第二线圈接入点通过数控开关、择一与耦合线圈相连接，并且第一线圈接入点上对应耦合线圈的两端，分别并联谐振电容；耦合线圈呈水平状态设置在地表以下预设深度的位置；充电装置包括相互连接的充电设备和发射线圈，充电装置中发射线圈的结构与传感节点装置中耦合线圈的结构相同；充电装置活动设置于为传感节点装置进行充电，其中，充电装置中发射线圈水平位于地表，且发射线圈位置与传感节点装置中耦合线圈位置在竖直方向上彼此对应。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述传感节点装置中还包括信号调理电路，所述传感器经过信号调理电路与微处理器相连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述传感节点装置中还包括与所述微处理器相连接的时钟芯片。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述传感节点装置中还包括与所述微处理器相连接的存储器。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述信号发送电路由其输入端至其输出端方向，依次包括信号调制模块、功率放大模块和阻抗匹配模块；所述信号接收电路由其输入端至其输出端方向，依次包括接收滤波模块、信号放大模块、信号解调模块。

并且本实用新型还要解决的技术问题是基于上述无线充电磁感应式传感节点装置，提供一种能够实现高效无线通信功能的无线充电磁感应式传感节点装置的系统。

本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本实用新型设计了一种无线充电磁感应式传感节点装置的系统，包括至少两个传感节点装置，各个传感节点装置分别设置于地表以下相同预设深度的位置，且相邻传感节点装置中耦合线圈之间的间距为预设距离。