一种基于超级电容的可充电无线传感器网络节点制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于超级电容的可充电无线传感器网络节点。该节点由超级电容和太阳能板组成的电源模块为微处理器、通信模块和传感器模块提供能量，微处理器与通信模块和传感器模块相连。本实用新型专利技术的优点在于使用循环寿命长、充放电次数高的超级电容作为无线传感器网络节点的储能元件，利用太阳能电池板为超级电容补充能量，有效地延长了无线传感器网络节点的生命周期。

A supercapacitor based Rechargeable Wireless Sensor Network Node

The utility model provides a supercapacitor based Rechargeable Wireless sensor network node. The power module composed of ultracapacitor and solar panel provides energy for microprocessor, communication module and sensor module, and the microprocessor is connected with communication module and sensor module. The utility model has the advantages that the use of long cycle life, high charge and discharge times of the super capacitor as the wireless sensor network node storage component, using solar panels to supply energy for super capacitor, prolong the life cycle of wireless sensor network node.

【技术实现步骤摘要】
一种基于超级电容的可充电无线传感器网络节点
本技术涉及无线传感器网络领域，特别是涉及一种基于超级电容的可充电无线传感器网络节点。
技术介绍
无线传感器网络是由多个传感器节点通过无线通信组成的一种分布式网络系统，近年来吸引了来自国内外学术界和产业界的广泛的关注，已经在军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域得到广泛应用。无线传感器网络节点通常由电池供电，但由于节点体积和成本的限制，单个节点的电池容量往往十分有限。由于无线传感器网络通常部署在人迹罕至的室外监控区域，所以对节点补充能量较为困难。因此，传统无线传感器网络节点生命周期较短，节点死亡后极易造成网络覆盖空洞，进而影响整个网络的生命周期。采用可充电的无线传感器节点是延长传统无线传感器网络生命周期的有效方法。作为一种新型储能元件，超级电容具有循环寿命长、功率密度大、充放电效率高及充放电速度快等特点，因此其非常适合作为可充电无线传感器节点的储能模块。另外，超级电容对环境温度的依赖性较小且工作温度范围较广，相比于传统的锂电池，超级电容可以适用于更加广泛的应用场景。因此，利用超级电容作为可充电无线传感器网络节点的供电装置，可以使无线传感器网络的应用环境更加广泛并有效延长网络的生命周期。
技术实现思路
本技术利用超级电容作为可充电无线传感器网络节点的储能装置，提高了节点的充放电速度，有效延长了网络生命周期。另外，本技术可以使得基于该节点的无线传感器网络具有更加广泛的应用场景。本技术提供了一种基于超级电容的可充电无线传感器网络节点，包括电源模块、微处理器、通信模块、传感器模块。其中电源模块分别与微处理器、通信模块和传感器模块连接并为上述模块供电。同时，太阳能电池板不断为超级电容补充能量。优选地，所述太阳能电池板为单晶硅太阳能电池板。优选地，所述超级电容最大容量为310F，最高工作电压为2.7V。优选地，所述微处理器为T1公司的MSP430FR5994微控制器。该处理器具有功耗低、擦写次数高和写入访问速度快等优点。同时，该处理器还具有用于通信、ADC、计时器、AES加密、低功耗加速器(LEA)等功能的集成外设。优选地，所述通信模块为NORDIC公司的NRF24L01单片无线收发器芯片。优选的，所述传感器模块为通用可扩展式传感器接口电路，可以外接各种类型的传感器，例如TI新推出的HDC1080温湿度传感器。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：本技术采用超级电容作为储能装置，与蓄电池和普通电解电容器相比，超级电容器具有循环寿命长、充放电速度快、功率密度大、性能可靠和对环境温度依赖性小等优点。因此，采用超级电容作为可充电无线传感器网络的储能元件，可有效延长网络生存期并扩展网络应用场景。附图说明图1是本技术的结构框图。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步阐述，本技术的实施例不限于此。实施例：传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。图1是本技术的结构框图，包括由太阳能电池板和超级电容组成的电源模块、MSP430FR5994微处理器、通信模块、HDC1080温湿度传感器。本实施例的电源模块同时为MSP430FR5994微处理器、NRF24L01无线收发器和HDC1080温湿度传感器供电；HDC1080温湿度传感器作为数据采集模块，负责监视区域的信息并完成数据转换及传递，负责的信息包括温度、湿度；MSP430FR5994微处理器作为数据处理模块，负责控制整个节点的处理操作、路由协议、同步定位、功耗管理以及任务管理等；NRF24L01单片无线收发器作为数据传输通信模块，负责与其他节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数据。温室大棚中蔬菜的生长对于温湿度要求极为严格，通过控制温室大棚内的相关参数，可以有效提高大棚的生产效率。在温室大棚中合理放置多个该节点，通过HDC1080温湿度传感器收集各个节点的温湿度信息，并传递给MSP430FR5994微处理器进行数据处理及信息融合，然后通过NRF24L01无线收发器接收处理后的信息并将该信息通过多跳或者其他无线通信方式向汇聚节点发送。在温室大棚中设置多个无线传感器节点，可以及时收集并处理温湿度信息。同时，该装置可有效利用白天的光照时间，由太阳能电池板为超级电容不断充电，延长了各个节点的生命周期。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超级电容的可充电无线传感器网络节点，其特征在于：包括电源模块、微处理器、通信模块和传感器模块，所述电源模块分别与微处理器、通信模块和传感器模块连接并为上述模块提供能量。

【技术特征摘要】
1.一种基于超级电容的可充电无线传感器网络节点，其特征在于：包括电源模块、微处理器、通信模块和传感器模块，所述电源模块分别与微处理器、通信模块和传感器模块连接并为上述模块提供能量。2.如权利要求1所述的基于超级电容的可充电无线传感器网络节点，其特征在于：所述电源模块包括超级电容和太阳能板，所述太阳能板为单晶硅太阳能板，用于为超级电容充电。3.如权利要求1所述的基于超级电容的可充电无线传感器网络节点，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：于少芳，刘衍珩，孙庚，王爱民，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22