[发明专利]太阳能供电无线传感器网络节点用供电电源及供电方法

摘要

本发明公开了一种太阳能供电无线传感器网络节点用供电电源及供电方法，其供电电池包括控制模块、由控制模块控制的可充电电池、太阳能电池板、与控制模块相接的光照传感器和无线通信模块、电压/电流检测电路和与控制模块双向通信的终端计算机。其供电方法包括步骤：终端计算机输入预设值并存入EEPROM，读取EEPROM中Vflag并判断Vflag是否等于1：当Vflag＝1时，进入充电模式；当Vflag＝0时，根据电压/电流检测电路周期性检测可充电电池的输出电压值相应调整采样周期。本发明设计合理、成本低、功耗小且工作性能可靠，保证供电电池在不同状态下都可以为无线传感器节点提供尽可能长的工作时间。

主权项

一种太阳能供电无线传感器网络节点用供电电源的供电方法，所用的供电电源包括无线传感器网络节点的控制模块（2）、为控制模块（2）供电且由控制模块（2）进行控制的可充电电池（1）、与可充电电池（1）相接的太阳能电池板（3）、对无线传感器网络节点周侧光照强度进行检测的光照传感器、通过无线通信模块（6）与控制模块（2）进行双向通信的终端计算机（7）以及与可充电电池（1）相接且对可充电电池（1）的输出电压和/或输出电流进行检测的电压/电流检测电路（8），所述光照传感器接控制模块（2），所述可充电电池（1）与控制模块（2）相接，所述无线通信模块（6）与控制模块（2）相接；该方法包括以下步骤：步骤一、通过终端计算机（7）向控制模块（2）输入Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger的预设值且将所输入的Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger值均存入与控制模块（2）相接的数据存储模块（5）中；电压/电流检测电路（8）对可充电电池（1）的输出电压和/或输出电流进行检测并将所检测信号同步上传至控制模块（2），控制模块（2）对电压/电流检测电路（8）所传送的检测信号进行分析判断并相应得出可充电电池（1）的输出电压值V，控制模块（2）根据可充电电池（1）的输出电压值V以及所输入的Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger值相应对数据存储模块（5）中的电压标识值Vflag进行赋值：当可充电电池（1）的输出电压值V≥Vmax时，控制模块（2）将电压标识值Vflag保存为“0”后输出；当可充电电池（1）的输出电压值V＜Vlow时，控制模块（2）将电压标识值Vflag修改为“1”后输出；其中Vmax为可充电电池（1）的充电电压峰值，Vlow为所述无线传感器网络节点进行稀疏采样时可充电电池（1）的最低输出电压值且当V＜Vlow时所述无线传感器网络节点停止采样，Vhigh为所述无线传感器网络节点进行正常采样时可充电电池（1）的最低输出电压值V＜Vhigh时所述无线传感器网络节点进入稀疏采样状态，Vdanger为无线传感器节点处于危险状态的供电电压值即警告电压；步骤二、控制模块（2）读取数据存储模块（5）中所存储的电压标识值Vflag；步骤三、控制模块（2）判断Vflag的数值是否等于“1”，具体包括以下步骤：第一步：当Vflag=1时，控制模块（2）将可充电电池（1）调整为充电模式，通过太阳能电池板（3）将太阳能转换为电能后逐步为可充电电池（1）充电，充电过程中控制模块（2）通过电压/电流检测电路（8）检测判断可充电电池（1）的输出电压值V且当输出电压值V≥Vmax时，充电过程结束，控制模块（2）将电压标识值Vflag修改为“0”后进行重启，并返回步骤一；第二步、当Vflag=0时，控制模块（2）将可充电电池（1）调整为供电模式且通过电压/电流检测电路（8）周期性检测可充电电池（1）的输出电压值V并对输出电压值V进行分析比较和判断，具体过程如下：第1步、当输出电压值Vhigh≤V≤Vmax时，说明无线传感器网络节点工作在正常采集及正常上报状态，控制模块（2）告知与所述无线传感器网络节点进行双向通信的网关节点按照预设的采样及上报周期进行正常的数据采集和上报；第2步、当输出电压值Vlow≤V＜Vhigh时，说明无线传感器网络节点工作在稀疏采集及稀疏上报状态，控制模块（2）告知所述网关节点按照延长的采样周期进行稀疏的数据采集和上报；第3步、当输出电压值V＜Vlow时，说明无线传感器网络节点处于停止采样状态，控制模块（2）控制所述无线传感器网络节点停止采样并启动光照传感器对该无线传感器网络节点周侧的光照强度进行检测并分析判断此时的光照强度是否满足预设的强度要求：当光照强度足够时，控制模块（2）将电压标识值Vflag修改为“1”，同时控制模块（2）将可充电电池（1）调整为充电模式，进入第一步；反之，当光照强度不足够时，控制模块（2）告知所述网关节点以非常低的频率采样并上报，或者只上报部分状态数据；第4步：当输出电压值V≤Vdanger时，说明无线传感器网络节点的供电电压过低且已处于危险状态，此时控制模块（2）启动光照传感器对该无线传感器网络节点周侧的光照强度进行检测并分析判断此时的光照强度是否满足预设的强度要求：当光照强度足够时，控制模块（2）将电压标识值Vflag修改为“1”，同时控制模块（2）将可充电电池（1）调整为充电模式，进入第一步；反之，当光照强度不足够时，控制模块（2）将所述无线传感器节点调整进入休眠状态。