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小传感器节点在物联网领域中的大应用

发布时间: 2016-10-14 13:30:25    关注量:993

在脱离电网的情况下,如何才能实现系统的自主运行?答案是将系统的运行功耗降到足够低的程度,同时充分利用能量采集或者电池供电维持运转,直到传感器被淘汰也无需充电,这样的系统才是真正意义上能够自主运行的系统。当用户有需求时,系统能够不断提供所需的数据和测量值,而且几乎不需要任何人工干预。

自主系统的一个关键点在于其内置传感器能够有效的传输和报告采集到的数据。如果一个传感器仅仅能够采集大量的数据而无法将这些数据或基于数据所做的决策传输出去,这样的传感器是毫无意义的。此外,由于这类传感器并未接入电网或者往往通过远程控制,它们就只能依靠无线的方式进行数据传输。物联网(IoT)时代的到来改变了这一现状。

如今,借助全动力自主传感器以及其周围的IoT网络,工程师可以在任何地方安装传感器来进行全方位监视,例如通过传感器监测车辆不同部位的振动和桥梁的完整性,甚至是卫星在外太空的定向。

图1的太阳能骰子就是自主传感器的一个应用示例。通过6块太阳能面板,这个骰子能够完全利用采集到的光能供电运行,而房间里的基本照明就能够为采用这类传感器节点的器件提供充足的电能。这个骰子中运用到了超低功耗的加速计和CC430收发器,当然最重要的还有电源。

图1. 太阳能骰子是IoT领域中经优化的超低功耗传感器节点

当投掷骰子时,系统就会被唤醒,同时将搜集到的数据发送到个人电脑的USB接收器。您也许会有疑问,骰子能够搜集什么数据呢?其实是关于骰子朝向的信息,如此一来就可以根据骰子的朝向来确定掷出的点数。不过,这个骰子唯一的不足在于它需要在骰子掷出之后才能报告数据。否则,这种类型的传感器一定会在全世界的赌场中大展拳脚。

也许您又会质疑,这样的骰子到底和传感器节点有什么关系?其实太阳能骰子只是一个应用示例,它展示了如何利用经优化的超低功耗器件进行感测并报告数据。例如,当工程师在设计卫星时,这类传感器节点就非常适用,它能够用来监测卫星的运行方向,同时不需要接入电网,直接利用能量采集为其供电。

此外,如果想要测量车辆的振动,基于超低功耗太阳能骰子的设计理念,工程师能够采用更廉价、更轻便以及更小巧的导线来为每个传感器供电。同时,由于数据是通过无线传输的,所需的导线数量也会相对更少,而实现这一切仅需要将太阳能骰子中的加速计替换成振动传感器而已。