基于事件驱动的无源无线传感监测系统的设计与实现

摘要

作为“互联网+”新型应用的基础设施之一，无线传感监测系统在石油管线、桥梁和围栏安全监测等领域有着广泛的应用价值，然而这些系统的供电问题一直制约着它的部署。近年来国内外有关此方面的研究成为热点，相信在不远的将来，利用环境振动采集能量来发电的无源无线传感监测系统一定会得到广泛应用。
　　本文在研究振动式能量采集器的基础上，设计了一种基于事件驱动无源无线传感监测系统。监测系统由无线监测传感节点、路由节点、公用GSM网和接收终端四部分组成。监测能量采集器采用二级振子结构，上变频电能转换，事件驱动节点工作，可识别振动事件类型。发电能量采集器为非谐振电磁式，小体积内的输出功率较高。在双阈值供电管理和模式识别电路下，采集器输出电能使得433MHz低功耗射频模块在短时间内完成信号传送。路由节点作为ISM波段和GSM波段的中继，转换无线信号的同时扩大了监控系统部署范围。
　　实验结果表明，设计的监测系统可用在南水北调监测围栏上。无线监测传感节点间隔2m固定在围栏上，发电功率约1.5mW，仅需2 s的等待时间能够以+10dBm的功率在16ms内发出带有事件类型信息的无线报警信号，消耗能量1.57mJ。随后接收终端会收到路由节点发出的报警短信，通过试装运行，得到了比较好监测结果。

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