本项目的目的旨在通过对无线能量采集网络在无线传感器网络用的应用,研究无线供能传感系统的网络协议与传输机制,并通过模块化设计实现模块化无线 供能传感系统的研发。本项目在无线供能传感网络协议、抗双重远近效应、能效优化、实际系统研发等方面做出了一些创新和前瞻成果,对推动无源数据采集技 术具有重要的学术与工程价值。目前已完成了基于分层多跳的HP-WPSN协议的设 计与性能分析、抗双重远近效应的功率控制方法和能量调度策略、完成了模块化 无线供能传感系统的原型研发与测试,发表了国际学术会议论文1篇,申请了中 国发明专利3项,PCT 1项和美国发明专利1项(原项目指标为论文1篇,发明专利 1项,实用新型专利1项),大大超过了项目学术指标。技术指标全部完成,在实验室场景中,完成了信号接收基板的研发,并通过测算使得实验传感数据回传率达到100%(原计划95%,因担心无线信道变化过快)。
1. 信号接收基板从原来的单颗半波整流器改由 8 颗全波 整流器组成阵列,且由原来的 915MHz 调整为 2.45GHz,为适应 WiFi-2.4G 频 段。稳压电路采用 5V 转 3.3V 电路。能够在 10s 内提供 1.65mW 直流电能, 随着发射器功率的提高,配合功率放大器,可以进一步提升数据传输间隔。
2. 采用了Microchip ZigBee和TI CC1310制作了传感 器子板,在携带了 3 颗传感器情况下(温度、湿度、光照),传感数据回传准 确率达到 100%(能耗经计算约 0.6uJ),即在无线供能的情况下,传感器板 的可靠度是非常高的。
3. 基于 Microchip 和 TI 的芯片制作了汇聚节点模块, 与上位机通过串口相连,自主设计了传感数据可视化显示界面。
4. 在确保技术指标二中传感器板可靠度的前提下进行编 程,完成时钟控制函数,引入精确时钟,提供分钟级定时。