自主式传感器系统的能量收集——设计、分析以及实践应用

国际信息工程先进技术译丛 自主式传感器系统的 能量收集— — —设计、 分析以及实践应用 (新加坡) Yen Kheng Tan 著 薛建彬 和燕宁 等译 机 械 工 业 出 版 社 随着现代通信技术、 无线传感器技术以及高度集成的微电子技术的飞 速发展, 无线传感器网络 (WSN) 已经获得广泛的关注。 通过促进对物理 环境的监视和控制, 尤其是一些边远地区, WSN 显示出了它的优越性。 无 线传感器的出现是有线传感器的重大突破, 大大减少了固定通信电缆以及 相关安装及维护的费用。 对于工程系统的实时信息要求, 如从智能控制系 统的建立到医疗卫生系统、 环境控制系统等, WSN 的应用是很宽泛的。 本书全面介绍了本书研究的背景知识, 说明了这项研究的目的并明确了 无线传感器节点的供电问题; 讨论了风能收集 (WEH)、 热能收集 (TEH) 两种类型, 基于压电的振动能量收集 (VEH) 系统, WEH 和太阳能收集 (SHE) 两种混合能源收集 (HEH) 方法; 证明了一种通过 WPT 机制为低功 率的电子设备远程供电的备选方式等各个方面的技术信息。 作为一门复杂技 术领域的高级专著, 通过本书的学习可以使读者掌握自主传感器系统的能量 收集方面的设计、 分析以及实践应用的基础理论知识和基本技能。 本书内容极其丰富, 可以作为信息工程等相关专业学生学习传感器技 术的自学参考书, 也适合作为信息类专业的教材和相关人士自修提高用书。 译 者 序 本书的目的在于告诉读者如何通过进一步优化分析, 去设计并实践应用各种 各样类型的自主式传感器系统。 在无线传感器网络 (WSN) 的许多应用中, 传 感器部署的传感区域的环境条件往往是变化多端的。 能源也具有间歇性和波动 性, 而无线传感器节点的运行需要一种恒定的电功率源, 因此本书的重点之一是 设计足够的功率管理电路, 为能源收集 (EH) 机制和传感器节点之间提供一个 恰当的匹配。 在 WSN 中大量的自主传感器节点由电池提供电能, 这些电池对于节点的操 作是必需的。 电池占据了整个节点尺寸的显著部分和整个系统的大部分重量, 而 且它们也是系统中最弱的连接和最昂贵的部分。 电池自身的维护 (如电池的更 换或再充电), 也是另外一个要考虑的重要因素。 当成百上千个传感器节点工作 时, 所需要的电池数也很可观, 这成为了 WSN 的一个严重局限。 无线传感器 “忘记部署” 特点的主要阻碍在于它们有限的存储容量以及不 可预测的电池寿命。 为了克服这些问题, 能量收集/ 采集技术从各种各样的能源 中收集/ 采集能量, 并将它们转化为电能供电池充电, 该技术......