專利名稱：太陽能供電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源及供電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)供電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種太陽能供電無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源及供電方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著移動電話、便攜式電腦以及各種便攜式電子產(chǎn)品的普及，人們對電池 的需求大幅度增加。作為嵌入式設(shè)備的唯一能量來源，如何利用有限的電能為嵌入式設(shè)備 提供最高性能，是嵌入式設(shè)備中電源管理的主要目標(biāo)。傳統(tǒng)的電源管理策略對系統(tǒng)即時功 耗、電池充電控制、充放電判別及電池容量的檢測不夠理想，常常造成電池壽命及性能降 低。目前，對電池的研究較注重于充電器研制及功率轉(zhuǎn)換效率的改良，對于電池的充 電控制策略及充電狀態(tài)檢測的研究較少。電池充電技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)包括殘電容量檢測、快 速充電技術(shù)、智能電池檢測、可延長電池壽命及保護(hù)電池的充電技術(shù)等，而許多應(yīng)用必須能 兼顧能量密度與電池壽命且不受快速充電及深度放電的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡 單、安裝方便、成本低、智能化程度高、工作性能可靠且功耗小的太陽能供電無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種太陽能供電無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源，其特征在于包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的控制模塊、為控制模塊供電且 由控制模塊進(jìn)行控制的可充電電池、與可充電電池相接的太陽能電池板、對無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)周側(cè)光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測的光照傳感器、通過無線通信模塊與控制模塊進(jìn)行雙向通信 的終端計(jì)算機(jī)以及與可充電電池相接且對可充電電池的輸出電壓和/或輸出電流進(jìn)行檢 測的電壓/電流檢測電路，所述光照傳感器接控制模塊，所述可充電電池與控制模塊相接， 所述無線通信模塊與控制模塊相接。本發(fā)明還提供了一種設(shè)計(jì)合理、控制嚴(yán)謹(jǐn)且使用效果好的太陽能供電無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源的供電方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、通過終端計(jì)算機(jī)向控制模塊輸入Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger的預(yù)設(shè)值 且將所輸入的Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger值均存入與控制模塊相接的數(shù)據(jù)存儲模塊中；電壓/電流檢測電路對可充電電池的輸出電壓和/或輸出電流進(jìn)行檢測并將所檢 測信號同步上傳至控制模塊，控制模塊對電壓/電流檢測電路所傳送的檢測信號進(jìn)行分析 判斷并相應(yīng)得出可充電電池的輸出電壓值V，控制模塊根據(jù)可充電電池的輸出電壓值V以 及所輸入的Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger值相應(yīng)對數(shù)據(jù)存儲模塊中的電壓標(biāo)識值Vflag 進(jìn)行賦值當(dāng)可充電電池的輸出電壓值V > Vmax時，控制模塊將電壓標(biāo)識值Vflag保存為 “O”后輸出；當(dāng)可充電電池的輸出電壓值V < Vlow時，控制模塊將電壓標(biāo)識值Vflag修改4為“1”后輸出；其中Vmax為可充電電池的充電電壓峰值，Vlow為所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 進(jìn)行稀疏采樣時可充電電池的最低輸出電壓值且當(dāng)V < Vlow時所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 停止采樣，Vhigh為所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行正常采樣時可充電電池的最低輸出電壓 值V < Vhigh時所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入稀疏采樣狀態(tài)，Vdanger為無線傳感器節(jié)點(diǎn) 處于危險(xiǎn)狀態(tài)的供電電壓值即警告電壓；步驟二、控制模塊讀取數(shù)據(jù)存儲模塊中所存儲的電壓標(biāo)識值Vflag ；步驟三、控制模塊判斷Vflag的數(shù)值是否等于“1”，具體包括以下步驟第一步當(dāng)Vflag = 1時，控制模塊將可充電電池調(diào)整為充電模式，通過太陽能電 池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能后逐步為可充電電池充電，充電過程中控制模塊通過電壓/電流 檢測電路檢測判斷可充電電池的輸出電壓值V且當(dāng)輸出電壓值V ^ Vmax時，充電過程結(jié) 束，控制模塊將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“O”后進(jìn)行重啟，并返回步驟一；第二步、當(dāng)Vflag = O時，控制模塊將可充電電池調(diào)整為供電模式且通過電壓/電 流檢測電路周期性檢測可充電電池的輸出電壓值V并對輸出電壓值V進(jìn)行分析比較和判 斷，具體過程如下第1步、當(dāng)輸出電壓值Vhigh彡V彡Vmax時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作在正 常采集及正常上報(bào)狀態(tài)，控制模塊告知與所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向通信的網(wǎng)關(guān)節(jié) 點(diǎn)按照預(yù)設(shè)的采樣及上報(bào)周期進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)采集和上報(bào)；第2步、當(dāng)輸出電壓值Vlow彡V < Vhigh時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作在稀 疏采集及稀疏上報(bào)狀態(tài)，控制模塊告知所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)按照延長的采樣周期進(jìn)行稀疏的數(shù)據(jù) 采集和上報(bào)；第3步、當(dāng)輸出電壓值V < Vlow時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于停止采樣狀態(tài)， 控制模塊控制所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)停止采樣并啟動光照傳感器對該無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)周側(cè)的光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測并分析判斷此時的光照強(qiáng)度是否滿足預(yù)設(shè)的強(qiáng)度要求當(dāng)光 照強(qiáng)度足夠時，控制模塊將電壓標(biāo)識值Vf lag修改為“ 1”，同時控制模塊將可充電電池調(diào)整 為充電模式，進(jìn)入第一步；反之，當(dāng)光照強(qiáng)度不足夠時，控制模塊告知所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)按照極 低的采樣周期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和上報(bào)；第4步當(dāng)輸出電壓值V彡Vdanger時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的供電電壓過低 且已處于危險(xiǎn)狀態(tài)，此時控制模塊啟動光照傳感器對該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)周側(cè)的光照強(qiáng) 度進(jìn)行檢測并分析判斷此時的光照強(qiáng)度是否滿足預(yù)設(shè)的強(qiáng)度要求當(dāng)光照強(qiáng)度足夠時，控 制模塊將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“ 1 ”，同時控制模塊將可充電電池調(diào)整為充電模式，進(jìn)入 第一步；反之，當(dāng)光照強(qiáng)度不足夠時，控制模塊將所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)調(diào)整進(jìn)入休眠狀態(tài)。上述第3步和第4步所述的控制模塊將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1”時，控制模 塊切斷與其相接外圍電路的供電回路且將自身工作模式調(diào)整為休眠狀態(tài)；相應(yīng)地，第二步 中所述的當(dāng)Vflag = O時，控制模塊將自身的工作工作模式調(diào)整為工作狀態(tài)，并接通且與其 相接外圍電路的供電回路。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、所用供電電源結(jié)構(gòu)簡單、體積小、安裝方便且成本低。2、智能化程度高且工作性能可靠。3、使用操作簡便，設(shè)計(jì)合理、控制嚴(yán)謹(jǐn)且功能完善、使用效果好、功耗小，首先能智能確定充放電門限值，且能使可充電電池一直保證最大供電能力，同時還能在某些不利情 況下保持可充電電池對整個無線傳感器節(jié)點(diǎn)的供電能力；其次是根據(jù)當(dāng)前電池的不同電壓 電流值，智能切換無線傳感器節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，保證可充電電池在不同狀態(tài)下都可以為無 線傳感器節(jié)點(diǎn)提供盡可能長的工作時間。綜上所述，本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、成本低、智能化程度高、功耗小且工作性能可靠、控制 嚴(yán)謹(jǐn)，保證供電電池在不同狀態(tài)下都可以為無線傳感器節(jié)點(diǎn)提供盡可能長的工作時間。下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明太陽能供電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源的工作原理圖。圖2為本發(fā)明對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行供電的方法流程圖。附圖標(biāo)記說明1-可充電電池； 2-控制模塊；3-太陽能電池板；4-光照傳感器； 5-數(shù)據(jù)存儲模塊； 6-無線通信模塊；7-終端計(jì)算機(jī)； 8-電壓/電流檢測電路。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明所述的太陽能供電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源，包括無 線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的控制模塊2、為控制模塊2供電且由控制模塊2進(jìn)行控制的可充電電 池1、與可充電電池1相接的太陽能電池板3、對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)周側(cè)光照強(qiáng)度進(jìn)行檢 測的光照傳感器4、通過無線通信模塊6與控制模塊2進(jìn)行雙向通信的終端計(jì)算機(jī)7以及與 可充電電池1相接且對可充電電池1的輸出電壓和/或輸出電流進(jìn)行檢測的電壓/電流檢 測電路8，所述光照傳感器4接控制模塊2，所述可充電電池1與控制模塊2相接，所述無線 通信模塊6與控制模塊2相接。實(shí)際應(yīng)用過程中，所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)包括控制模塊2以及分別與控制模塊2相 接的數(shù)據(jù)存儲模塊5、無線通信模塊6、傳感器模塊和供電電源，所述控制模塊2通過無線通 信模塊6與終端計(jì)算機(jī)7進(jìn)行雙向通信。多個無線傳感器節(jié)點(diǎn)以自組網(wǎng)方式組成無線傳感 器網(wǎng)絡(luò)，并且網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)將多個傳感器節(jié)點(diǎn)所采集數(shù)據(jù)打包后上傳至終端計(jì)算機(jī)7。如圖2所示，本發(fā)明所述的太陽能供電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源的供電方 法，包括以下步驟步驟一、通過終端計(jì)算機(jī)7向控制模塊2輸入Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger的預(yù) 設(shè)值且將所輸入的VmaX、Vhigh、Vl0W和Vdanger值均存入與控制模塊2相接的數(shù)據(jù)存儲模 塊5中；電壓/電流檢測電路8對可充電電池1的輸出電壓和/或輸出電流進(jìn)行檢測并將 所檢測信號同步上傳至控制模塊2，控制模塊2對電壓/電流檢測電路8所傳送的檢測信號 進(jìn)行分析判斷并相應(yīng)得出可充電電池1的輸出電壓值V，控制模塊2根據(jù)可充電電池1的輸 出電壓值V以及所輸入的VmaX、Vhigh、Vl0W和Vdanger值相應(yīng)對數(shù)據(jù)存儲模塊5中的電壓 標(biāo)識值Vflag進(jìn)行賦值當(dāng)可充電電池1的輸出電壓值V彡Vmax時，控制模塊2將電壓標(biāo)識 值Vflag保存為“0”后輸出；當(dāng)可充電電池1的輸出電壓值V < Vlow時，控制模塊2將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1”后輸出；其中Vmax為可充電電池1的充電電壓峰值，Vlow為所 述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行稀疏采樣時可充電電池1的最低輸出電壓值且當(dāng)V < Vlow時 所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)停止采樣，Vhigh為所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行正常采樣時可 充電電池1的最低輸出電壓值V < Vhigh時所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入稀疏采樣狀態(tài)， Vdanger為無線傳感器節(jié)點(diǎn)處于危險(xiǎn)狀態(tài)的供電電壓值即警告電壓。步驟二、控制模塊2讀取數(shù)據(jù)存儲模塊5中所存儲的電壓標(biāo)識值Vflag ；步驟三、控制模塊2判斷Vflag的數(shù)值是否等于“ 1 ”，具體包括以下步驟第一步當(dāng)Vflag = 1時，控制模塊2將可充電電池1調(diào)整為充電模式，通過太陽 能電池板3將太陽能轉(zhuǎn)換為電能后逐步為可充電電池1充電，充電過程中控制模塊2通過 電壓/電流檢測電路8檢測判斷可充電電池1的輸出電壓值V且當(dāng)輸出電壓值V ^ Vmax 時，充電過程結(jié)束，控制模塊2將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“O”后進(jìn)行重啟，并返回步驟一。第二步、當(dāng)Vflag = O時，控制模塊2將可充電電池1調(diào)整為供電模式且通過電壓 /電流檢測電路8周期性檢測可充電電池1的輸出電壓值V并對輸出電壓值V進(jìn)行分析比 較和判斷，具體過程如下第1步、當(dāng)輸出電壓值Vhigh彡V彡Vmax時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作在正 常采集及正常上報(bào)狀態(tài)，控制模塊2告知與所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向通信的網(wǎng)關(guān) 節(jié)點(diǎn)按照預(yù)設(shè)的采樣及上報(bào)周期進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)采集和上報(bào)；第2步、當(dāng)輸出電壓值Vlow彡V < Vhigh時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作在稀 疏采集及稀疏上報(bào)狀態(tài)，控制模塊2告知所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)按照延長的采樣周期進(jìn)行稀疏的數(shù) 據(jù)采集和上報(bào)；第3步、當(dāng)輸出電壓值V < Vlow時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于停止采樣狀態(tài)， 控制模塊2控制所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)停止采樣并啟動光照傳感器4對該無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)周側(cè)的光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測并分析判斷此時的光照強(qiáng)度是否滿足預(yù)設(shè)的強(qiáng)度要求當(dāng) 光照強(qiáng)度足夠時，控制模塊2將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1”，同時控制模塊2將可充電電 池1調(diào)整為充電模式，進(jìn)入第一步；反之，當(dāng)光照強(qiáng)度不足夠時，控制模塊2告知所述網(wǎng)關(guān)節(jié) 點(diǎn)按照極低的采樣周期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和上報(bào)。第4步當(dāng)輸出電壓值V彡Vdanger時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的供電電壓過 低且已處于危險(xiǎn)狀態(tài)，此時控制模塊2啟動光照傳感器4對該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)周側(cè)的 光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測并分析判斷此時的光照強(qiáng)度是否滿足預(yù)設(shè)的強(qiáng)度要求當(dāng)光照強(qiáng)度足夠 時，控制模塊2將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1”，同時控制模塊2將可充電電池1調(diào)整為充 電模式，進(jìn)入第一步；反之，當(dāng)光照強(qiáng)度不足夠時，控制模塊2將所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)調(diào)整 進(jìn)入休眠狀態(tài)。本實(shí)施例中，第3步和第4步所述的控制模塊2將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1” 時，控制模塊2通過與其相接的無線通信模塊6向終端計(jì)算機(jī)7發(fā)出一無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn) 入充電狀態(tài)的狀態(tài)信息；反之，當(dāng)光照強(qiáng)度不足夠時，控制模塊2將所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)調(diào) 整進(jìn)入休眠狀態(tài)，并且控制模塊2通過與其相接的無線通信模塊6向終端計(jì)算機(jī)7發(fā)出一 告警信息。另外，第3步和第4步所述的控制模塊2將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1”時，控 制模塊2切斷與其相接外圍電路的供電回路且將自身工作模式調(diào)整為休眠狀態(tài)；相應(yīng)地， 第二步中所述的當(dāng)Vflag = O時，控制模塊2將自身的工作工作模式調(diào)整為工作狀態(tài)，并接7通且與其相接外圍電路的供電回路。實(shí)際使用前，可以通過控制模塊2輸入預(yù)先設(shè)定的Vhigh、Vlow和Vdanger數(shù)值， 其中Vmax為可充電電池1的充電電壓峰值，略小于可充電電池1的最大電壓值，且Vmax會 隨著充電次數(shù)的增加而逐漸降低。Vmin為可充電電池1為新充電電池時的最小電壓值，但 是為了保護(hù)電池一般不為O。正常工作狀態(tài)下，可充電電池1的輸出電壓值V處于Vhigh和 Vlow之間，其中Vhigh是一個接近于Vmax的電壓值，Vlow是一個接近于Vmin的電壓值， Vdanger是警告電壓。采用本發(fā)明所述的太陽能供電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源進(jìn)行供電時，控制 模塊2根據(jù)可充電電池1的輸出電壓值V相應(yīng)調(diào)整無線傳感器節(jié)點(diǎn)的工作模式，具體而言， 可充電電池1的輸出電壓值V不同時，無線傳感器節(jié)點(diǎn)以不同的采樣周期進(jìn)行工作。1)、當(dāng)可充電電池1的輸出電壓值V e (Vhigh, Vmax]時，無線傳感器節(jié)點(diǎn)工作在 正常狀態(tài)，按照預(yù)設(shè)采樣周期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并上報(bào)；2)、當(dāng)可充電電池1的輸出電壓值V e (Vlow, Vhigh]時，無線傳感器節(jié)點(diǎn)工作在 稀疏狀態(tài)，此時將延長采樣周期然后上報(bào)數(shù)據(jù)；3)、當(dāng)可充電電池1的輸出電壓值V ^ Vlow時，無線傳感器節(jié)點(diǎn)不再進(jìn)行采樣，而 是判斷當(dāng)前光照條件i、如果光照足夠，則控制模塊2發(fā)送一條狀態(tài)信息至終端計(jì)算機(jī)7，表示無線傳感 器節(jié)點(diǎn)進(jìn)入充電狀態(tài)，直至可充電電池1的電量充滿；ii、如果光照很低，則控制模塊2發(fā)送一條預(yù)警信息至終端計(jì)算機(jī)7，表示無線傳 感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)入極低工作狀態(tài)，此時無線傳感器節(jié)點(diǎn)以非常低的頻率采樣并上報(bào)，或者只上 報(bào)部分狀態(tài)數(shù)據(jù)；iii、當(dāng)光照很低，且無線傳感器節(jié)點(diǎn)的電量繼續(xù)下降至Vdanger時，無線傳感器 節(jié)點(diǎn)相應(yīng)發(fā)送一條警告信息至終端計(jì)算機(jī)7，此時無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)入休眠狀態(tài)。本發(fā)明還具有日志記錄功能，無線傳感器節(jié)點(diǎn)的控制模塊2會自動記錄可充電電 池1充電至Vhigh的時刻及Vhigh值，放電至Vlow的時刻及Vlow值，放電至Vdanger的時 刻及Vdanger值。每進(jìn)行數(shù)次充放電過程后，無線傳感器節(jié)點(diǎn)的控制模塊2將此日志信息 上報(bào)至終端計(jì)算機(jī)7，供后臺進(jìn)行分析。所述Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger數(shù)值具有自適應(yīng)校準(zhǔn)，可充電電池1經(jīng)過一段 時間的充放電后，可充電電池1的最大電壓會逐漸變小，如果不更改Vmax和Vhigh的值，就 會造成可充電電池1的過充，極大縮短可充電電池1的使用壽命。這種情況下終端計(jì)算機(jī) 7會向無線傳感器節(jié)點(diǎn)的控制模塊2發(fā)送一條命令，向數(shù)據(jù)存儲模塊5即EEPROM寫入新的 Vmax.Vhigh.Vlow和Vdanger的數(shù)值。無線傳感器節(jié)點(diǎn)的控制模塊2向數(shù)據(jù)存儲模塊5寫 入新的VmaX、Vhigh、Vl0W和Vdanger值后，向終端計(jì)算機(jī)7發(fā)送一條反饋消息并重啟，此后 控制模塊2就會按照新的Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger值控制可充電電池1的充電過程。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。8
權(quán)利要求
1.一種太陽能供電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源，其特征在于包括無線傳感器 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的控制模塊O)、為控制模塊( 供電且由控制模塊( 進(jìn)行控制的可充電電池 (1)、與可充電電池(1)相接的太陽能電池板(3)、對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)周側(cè)光照強(qiáng)度進(jìn) 行檢測的光照傳感器(4)、通過無線通信模塊(6)與控制模塊( 進(jìn)行雙向通信的終端計(jì)算 機(jī)(7)以及與可充電電池(1)相接且對可充電電池(1)的輸出電壓和/或輸出電流進(jìn)行檢 測的電壓/電流檢測電路(8)，所述光照傳感器⑷接控制模塊O)，所述可充電電池⑴ 與控制模塊⑵相接，所述無線通信模塊(6)與控制模塊(2)相接。
2.一種利用權(quán)利要求1所述的太陽能供電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源進(jìn)行供電 的方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、通過終端計(jì)算機(jī)(7)向控制模塊⑵輸入Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger的預(yù) 設(shè)值且將所輸入的VmaX、Vhigh、Vl0W和Vdanger值均存入與控制模塊( 相接的數(shù)據(jù)存儲 模塊(5)中；電壓/電流檢測電路(8)對可充電電池(1)的輸出電壓和/或輸出電流進(jìn)行檢測并將 所檢測信號同步上傳至控制模塊O)，控制模塊( 對電壓/電流檢測電路(8)所傳送的 檢測信號進(jìn)行分析判斷并相應(yīng)得出可充電電池(1)的輸出電壓值V，控制模塊( 根據(jù)可 充電電池(1)的輸出電壓值V以及所輸入的Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger值相應(yīng)對數(shù)據(jù) 存儲模塊(5)中的電壓標(biāo)識值Vf lag進(jìn)行賦值當(dāng)可充電電池(1)的輸出電壓值V > Vmax 時，控制模塊( 將電壓標(biāo)識值Vflag保存為“O”后輸出；當(dāng)可充電電池(1)的輸出電壓值 V < Vlow時，控制模塊(2)將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1”后輸出；其中Vmax為可充電電 池(1)的充電電壓峰值，Vlow為所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行稀疏采樣時可充電電池(1) 的最低輸出電壓值且當(dāng)V < Vlow時所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)停止采樣，Vhigh為所述無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行正常采樣時可充電電池(1)的最低輸出電壓值V < Vhigh時所述無線 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入稀疏采樣狀態(tài)，Vdanger為無線傳感器節(jié)點(diǎn)處于危險(xiǎn)狀態(tài)的供電電壓 值即警告電壓；步驟二、控制模塊( 讀取數(shù)據(jù)存儲模塊(5)中所存儲的電壓標(biāo)識值Vflag;步驟三、控制模塊( 判斷Vflag的數(shù)值是否等于“1”，具體包括以下步驟第一步當(dāng)Vflag = 1時，控制模塊(2)將可充電電池(1)調(diào)整為充電模式，通過太陽 能電池板C3)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能后逐步為可充電電池(1)充電，充電過程中控制模塊(2) 通過電壓/電流檢測電路⑶檢測判斷可充電電池⑴的輸出電壓值V且當(dāng)輸出電壓值 V彡Vmax時，充電過程結(jié)束，控制模塊(2)將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“O”后進(jìn)行重啟，并 返回步驟一；第二步、當(dāng)Vflag = O時，控制模塊(2)將可充電電池(1)調(diào)整為供電模式且通過電壓 /電流檢測電路(8)周期性檢測可充電電池(1)的輸出電壓值V并對輸出電壓值V進(jìn)行分 析比較和判斷，具體過程如下第1步、當(dāng)輸出電壓值Vhigh ^ V^ Vmax時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作在正常采 集及正常上報(bào)狀態(tài)，控制模塊(2)告知與所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行雙向通信的網(wǎng)關(guān)節(jié) 點(diǎn)按照預(yù)設(shè)的采樣及上報(bào)周期進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)采集和上報(bào)；第2步、當(dāng)輸出電壓值Vlow ^ V< Vhigh時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作在稀疏采 集及稀疏上報(bào)狀態(tài)，控制模塊( 告知所述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)按照延長的采樣周期進(jìn)行稀疏的數(shù)據(jù)采集和上報(bào)；第3步、當(dāng)輸出電壓值V < Vlow時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于停止采樣狀態(tài)，控制 模塊(2)控制所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)停止采樣并啟動光照傳感器(4)對該無線傳感器網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)周側(cè)的光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測并分析判斷此時的光照強(qiáng)度是否滿足預(yù)設(shè)的強(qiáng)度要求當(dāng) 光照強(qiáng)度足夠時，控制模塊( 將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1”，同時控制模塊( 將可充 電電池(1)調(diào)整為充電模式，進(jìn)入第一步；反之，當(dāng)光照強(qiáng)度不足夠時，控制模塊(2)告知所 述網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)按照極低的采樣周期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和上報(bào)；第4步當(dāng)輸出電壓值V彡Vdanger時，說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的供電電壓過低且 已處于危險(xiǎn)狀態(tài)，此時控制模塊(2)啟動光照傳感器(4)對該無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)周側(cè)的 光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測并分析判斷此時的光照強(qiáng)度是否滿足預(yù)設(shè)的強(qiáng)度要求當(dāng)光照強(qiáng)度足夠 時，控制模塊(2)將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1”，同時控制模塊(2)將可充電電池(1)調(diào) 整為充電模式，進(jìn)入第一步；反之，當(dāng)光照強(qiáng)度不足夠時，控制模塊( 將所述無線傳感器 節(jié)點(diǎn)調(diào)整進(jìn)入休眠狀態(tài)。
3.按照權(quán)利要求2所述的太陽能供電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源的供電方法，其 特征在于第3步和第4步所述的控制模塊( 將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1”時，控制模 塊(2)通過與其相接的無線通信模塊(6)向終端計(jì)算機(jī)(7)發(fā)出一無線傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)入充 電狀態(tài)的狀態(tài)信息；反之，當(dāng)光照強(qiáng)度不足夠時，控制模塊(2)將所述無線傳感器節(jié)點(diǎn)調(diào)整 進(jìn)入休眠狀態(tài)，并且控制模塊(2)通過與其相接的無線通信模塊(6)向終端計(jì)算機(jī)(7)發(fā) 出“"告警^[曰息ο
4.按照權(quán)利要求2或3所述的太陽能供電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源的供電方 法，其特征在于第3步和第4步所述的控制模塊⑵將電壓標(biāo)識值Vflag修改為“1”時， 控制模塊(2)切斷與其相接外圍電路的供電回路且將自身工作模式調(diào)整為休眠狀態(tài)；相應(yīng) 地，第二步中所述的當(dāng)Vflag = O時，控制模塊(2)將自身的工作工作模式調(diào)整為工作狀 態(tài)，并接通且與其相接外圍電路的供電回路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽能供電無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)用供電電源及供電方法，其供電電池包括控制模塊、由控制模塊控制的可充電電池、太陽能電池板、與控制模塊相接的光照傳感器和無線通信模塊、電壓/電流檢測電路和與控制模塊雙向通信的終端計(jì)算機(jī)。其供電方法包括步驟終端計(jì)算機(jī)輸入預(yù)設(shè)值并存入EEPROM，讀取EEPROM中Vflag并判斷Vflag是否等于1當(dāng)Vflag＝1時，進(jìn)入充電模式；當(dāng)Vflag＝0時，根據(jù)電壓/電流檢測電路周期性檢測可充電電池的輸出電壓值相應(yīng)調(diào)整采樣周期。本發(fā)明設(shè)計(jì)合理、成本低、功耗小且工作性能可靠，保證供電電池在不同狀態(tài)下都可以為無線傳感器節(jié)點(diǎn)提供盡可能長的工作時間。
文檔編號G01R19/165GK102055212SQ200910218559
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者吳曉華, 蒙海軍, 高濤 申請人:西安迅騰科技有限責(zé)任公司