[发明专利]一种可充电式无线传感器网络节点

说明书

一种可充电式无线传感器网络节点，包含天线、调制器、解调器、能量获取模块、电源管理模块、可充电电源和控制器。所述网络节点通过天线从空间获取能量，并提供给能量获取模块；能量获取模块为电源管理模块提供直流电压；电源管理模块为控制器提供工作电压及为可充电电源提供充电电压。本发明采用能量获取模块和可充电电池共同为无线传感器网络节点提供能量，相比于现有的采用电池供电的无线传感器网络节点，具有更长的使用寿命；相比于现有的无源无线传感器网络节点，具有更长的工作距离和更强的抗噪声性能。

技术领域

本发明涉及一种可充电式无线传感器网络节点，属电子无线通信技术领域。

背景技术

无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。无线传感器网络技术是物联网技术的主要构成部分，其中无线传感器节点设计是无线传感器网络设计技术的核心技术。

现有的无线传感器网络节点大多采用内置电池供电，有利于获得更长的传输距离和更强的信号处理能力，但受限于电池寿命，这种无线传感器网络节点的工作寿命一般为1-3年。在很多无线传感网络应用领域，比如混凝土健康监测、土壤环境监测、智能电网杆塔监测等，这些领域布置的无线传感器网络节点不易更换电池或更换电池所需成本甚高，因此适合长期监测的无线传感器网络节点设计技术是未来无线传感器技术研究的重点。无源无线传感器网络节点尤其适合长期监测，但这种无线传感器的工作能量完全依赖于获取外界无线信号能量，工作距离短，且抗噪声性能差。

发明内容

本发明的目的是，为了解决现有无线传感器网络节点在长期性和工作距离等方面存在的瓶颈问题，提出一种可充电式无线传感器网络节点。

本发明实现的技术方案如下，一种可充电式无线传感器网络节点，包括天线、调制器、解调器、能量获取模块、电源管理模块、可充电电源和控制器。所述天线的输入端接调制器的输出端，天线的一个输出端接能量获取模块的输入端，天线的另一输出端接解调器的输入端；解调器的输出端接控制器的一个输入端；调制器的输入端接控制器的一个输出端；能量获取模块的输出端接电源管理模块的输入端；电源管理模块的一输入端接控制器一输出端；电源管理模块的另一输入端接可充电电源输出端；电源管理模块的一输出端接控制器一输入端，另一输出端接可充电电源的输入端。

所述网络节点通过天线从空间获取能量，并提供给能量获取模块；能量获取模块为电源管理模块提供直流电压；电源管理模块为控制器提供工作电压及为可充电电源提供充电电压。

所述天线，用于完成无线传感器网络节点的调制器和解调器的通信，并为能量获取模块提供输入能量。

所述调制器，用于将控制器的输出数字信号转换为无线通信所需的射频调制信号。

所述解调器，用于将天线接收射频信号转换为无线通信所需的解调基带信号。

所述能量获取模块，用于为电源管理模块提供直流电压。

所述可充电电源，用于存储充电电能及为电源管理模块提供放电电压。

所述控制器，用于控制无线传感器网络节点工作符合相应通信协议及控制电源管理模块完成相应内部电源分配。

所述电源管理模块具有充电通信模式、混合供电通信模式和充电模式三种工作状态。

所述电源管理模块处于充电通信模式时，当能量管理模块输出电压大于或等于预设高电平时，无线传感器网络节点处于通信状态，且可充电电源处于充电状态。

所述电源管理模块处于混合供电通信模式时，当能量管理模块输出电压小于预设高电平且大于或等于预设低电平时，无线传感器网络节点处于通信状态，且可充电电源处于放电状态。