一种用于无线传感网的管理装置及方法制造方法及图纸

一种用于无线传感网的管理装置及方法，包括：能量输入接口、能量输出接口和能量转换器；能量输入接口用于通过无线传感网采集不同外部能量源的能量；能量转换器用于将采集的能量根据管理装置适配的传感器对电能的需求进行电能的转化，并通过能量输出接口输出至传感器。本发明专利技术的技术方案可以接受多种不同能量源的混合输入，且具备能量存储功能，同时可以将相关输入输出的电能相关信息通过GPRS发送给后台，并能接受后台的控制信息。

Management device and method for wireless sensor network

A management device and method for wireless sensor networks include an energy input interface, an energy output interface, and an energy converter; an energy input interface for collecting energy from different external energy sources through a wireless sensor network; and an energy converter for adapting the collected energy to the sensor's power requirements adapted to the management device. The transformation of electrical energy is carried out and output to the sensor through the energy output interface. The technical scheme of the invention can accept the mixed input of various energy sources, and has the energy storage function. At the same time, the electric energy related information of the related input and output can be transmitted to the background through GPRS, and the control information of the background can be accepted.

【技术实现步骤摘要】
一种用于无线传感网的管理装置及方法
本专利技术涉及管理装置，尤其是涉及一种用于无线传感网的管理装置及方法。
技术介绍
目前，传统化学电池的供电方式己不能完全适应无线传感器网络的发展需求。随着无线传感器网络的优化设计，节点数目越来越多，电池供电的缺陷愈加明显，在恶劣环境或者其他人类无法到达的场合，电池的更换变得非常困难甚至难以实现。能量供给系统己经成为了现代无线传感器网络发展需要处理的关键技术，也是目前无线传感器网络的瓶颈之一。新型能量供给技术的思路受到人们的广泛关注，它能从根本上解除无线传感器节点的能量供给限制。新型能量供给技术就是不需要采用传统的化学电池或其它电源，而是将环境中其它形式的可利用能量转化为电能即能量收集技术，或采用无线的方式即无线供能技术为传感节点进行供电，驱动电子设备正常工作。只要工作环境中的能量充足并且具有持续性，或者，可以满足无线能量传输系统的工作要求，就可以作为无线传感器节点的能量来源。同时，研究人员可以根据能量源的大小和周期，有选择地调整节点参数，优化其网络性能。利用新型能量供给技术，无线传感器节点可以摆脱对电池的依赖，从周围环境中采集能量，或通过无线的方式获得电能，实现自身的能量供给。尽管这种技术刚刚起步，理论不太成熟，但因其独有的自供给特性，符合现代传感器技术的发展方向，应用前景十分广阔。但是，太阳能供电、风能供电、温差热能供电、振动机械能供电、电场和磁场能供电等不同类型的能量收集技术，以及感应式无线供能技术、射频式无线供能技术、磁共振式无线供能技术与激光式无线供能技术等无线供电技术，所能提供的电能的电压和功率均不相同；供电能力较低的供电技术仅能提供电压低至几伏，功率低至数瓦的电能，而供电能力较强的供电技术则可以提供电压几十伏，功率达到几十瓦的电能；而且不同类型的传感器所要求的供电电压和功率也均不相同，这样就会导致无法适配不同的电压和功率接入的结果，无法向对供电电压和功率要求的不同的传感器进行供电，同时，当供电技术供能较多时，也无法将多余的电能进行储存。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本专利技术提供一种用于无线传感的管理装置及方法。本专利技术提供的技术方案是：一种用于无线传感网的管理装置，包括：能量输入接口、能量输出接口和能量转换器；所述能量输入接口用于通过无线传感网采集不同外部能量源的能量；所述能量转换器用于将采集的能量根据所述管理装置适配的传感器对电能的需求进行电能的转化，并通过所述能量输出接口输出至所述传感器。优选的，所述能量转换器，包括：输入端电能转化模块、电源网络、储能模块、输出端电能转化模块和处理器模块；所述输入端电能转化模块与所述能量输入接口连接，基于控制信息将通过所述能量输入接口采集的能量转化为预设规格的电能，通过所述电源网络输出至所述输出端电能转化模块；同时将采集的能量信息发送给所述处理器模块；所述输出端电能转化模块将所述传感器对电能的需求信息发送给所述处理器模块，并将所述预设规格的电能转化为所述需求信息对应的电能，通过所述能量输出接口输出至所述传感器；所述处理器模块用于根据所述采集的能量信息和所述电能的需求信息进行计算，输出所述控制信息，控制所述输入端电能转化模块将通过所述能量输入接口采集的能量转化为预设规格的电能，同时控制所述储能模块进行充放电。优选的，所述输入端电能转化模块，包括：第一检测模块、通道选择模块和输入端转换电路；所述第一检测模块用于检测所述能量输入接口采集的能量信息，并将所述能量信息发送给所述处理器模块；所述通道选择模块包括第一组继电器和第二组继电器，所述第一组继电器分别与所述储能模块和所述电源网络连接；所述第二组继电器与所述输入端转换电路连接。优选的，所述输入端电能转化模块，还包括锁存模块；所述锁存模块用于接收所述处理器模块发送的控制信息，控制所述通道选择模块中各继电器的通断。优选的，所述第二组继电器包括至少两个继电器；所述输入端转换电路包括多个DC/DC转换模块，所述DC/DC转换模块与所述第二组继电器中的继电器一一连接。优选的，所述第一组继电器包括两个继电器。优选的，所述输出端电能转化模块包括，输出端转换电路和第二检测模块；所述第二检测模块用于检测所述传感器对电能的需求信息；所述输出端转换电路包括输出端DC/DC转换模块，用于将所述预设规格的电能进行转化通过所述能量输出接口进行输出。优选的，所述能量转换器，还包括：与所述处理器模块连接的通讯模块和显示与键盘模块；所述显示与键盘模块与所述锁存模块和所述处理器模块分别连接。本专利技术的另一目的在于提出一种用于无线传感网的管理方法，包括：能量输入接口通过无线传感网采集不同外部能量源的能量；能量转换器将采集的能量根据所述管理装置适配的传感器对电能的需求进行电能的转化，并通过能量输出接口输出至所述传感器。优选的，所述能量转换器将采集的能量根据所述管理装置适配的传感器对电能的需求进行电能的转化，并通过能量输出接口输出至所述传感器，包括：所述能量转化器将管理装置适配的传感器对电能的需求信息发送至所述能量转化器中的处理器模块，同时能量转化器将采集的不同外部能量源的能量信息发送至所述处理器模块；所述处理器模块基于所述能量信息结和所述传感器对电能的需求信息生成控制信息，并发送至能量转换器中的输入端电能转化模块；所述输入端电能转化模块根据所述控制信息，将通过能量输入接口采集的能量转化为预设规格的电能，发送给能量转化器中电源网络；能量转换器中的输出端电能转化模块将所述电源网络提供的电能通过能量输出接口输出至所述传感器。优选的，所述输入端电能转化模块根据所述控制信息，将通过能量输入接口采集的能量转化为预设规格的电能，包括：输入端电能转化模块中的锁存模块根据所述控制信息，控制所述输入端电能转化模块中的与所述能量输入接口连接的能量通道选择模块的通断；当所述能量输入接口连接的通道选择模块为导通时，所述输入端电能转化模块中的输入端转换电路将所述能量输入接口采集的能量转换为预设规格的电能。优选的，所述将通过能量输入接口采集的能量转化为预设规格的电能，发送给能量转化器中电源网络后，还包括：基于所述电源网络供电稳定性，输入端电能转化模块中的锁存模块根据所述处理器模块下发的所述控制信息，控制所述能量转化器中与储能模块连接的相关通道选择模块的通断，实现对所述电源网络模块进行或不进行充放电。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的技术方案通过能量输入接口用于通过无线传感网采集不同外部能量源的能量；能量转换器用于将采集的能量根据管理装置适配的传感器对电能的需求进行电能的转化，并通过能量输出接口输出至所述传感器，解决了无线传感网中利用新型能量供给技术对传感网进行供电的混合式能量管理问题。本专利技术的技术方案通过能量输入接口接收多种不同能量源的混合输入，并通过能量输出接口输出多种规格的电压供给不同类型的传感器使用，克服了现有技术中只接收单一能量源的缺陷。本专利技术的技术方案通过第一检测模块和第二检测模块，实现了实时采集电压电流情况，进而实现更好的能量管理问题。本专利技术的技术方案可适配多种不同供能方式的不同等级的能量输入；并且对多种不同电压要求的传感器进行供电；通过当输入电能大于输出电能时，可对多余的能量进行存储；当输入能量不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于无线传感网的管理装置，其特征在于，包括：能量输入接口、能量输出接口和能量转换器；所述能量输入接口用于通过无线传感网采集不同外部能量源的能量；所述能量转换器用于将采集的能量根据所述管理装置适配的传感器对电能的需求进行电能的转化，并通过所述能量输出接口输出至所述传感器。

【技术特征摘要】
1.一种用于无线传感网的管理装置，其特征在于，包括：能量输入接口、能量输出接口和能量转换器；所述能量输入接口用于通过无线传感网采集不同外部能量源的能量；所述能量转换器用于将采集的能量根据所述管理装置适配的传感器对电能的需求进行电能的转化，并通过所述能量输出接口输出至所述传感器。2.如权利要求1所述的用于无线传感网的管理装置，其特征在于，所述能量转换器，包括：输入端电能转化模块、电源网络、储能模块、输出端电能转化模块和处理器模块；所述输入端电能转化模块与所述能量输入接口连接，基于控制信息将通过所述能量输入接口采集的能量转化为预设规格的电能，通过所述电源网络输出至所述输出端电能转化模块；同时将采集的能量信息发送给所述处理器模块；所述输出端电能转化模块将所述传感器对电能的需求信息发送给所述处理器模块，并将所述预设规格的电能转化为所述需求信息对应的电能，通过所述能量输出接口输出至所述传感器；所述处理器模块用于根据所述采集的能量信息和所述电能的需求信息进行计算，输出所述控制信息，控制所述输入端电能转化模块将通过所述能量输入接口采集的能量转化为预设规格的电能，同时控制所述储能模块进行充放电。3.如权利要求2所述的用于无线传感网的管理装置，其特征在于，所述输入端电能转化模块，包括：第一检测模块、通道选择模块和输入端转换电路；所述第一检测模块用于检测所述能量输入接口采集的能量信息，并将所述能量信息发送给所述处理器模块；所述通道选择模块包括第一组继电器和第二组继电器，所述第一组继电器分别与所述储能模块和所述电源网络连接；所述第二组继电器与所述输入端转换电路连接。4.如权利要求3所述的用于无线传感网的管理装置，其特征在于，所述输入端电能转化模块，还包括锁存模块；所述锁存模块用于接收所述处理器模块发送的控制信息，控制所述通道选择模块中各继电器的通断。5.如权利要求3所述的用于无线传感网的管理装置，其特征在于，所述第二组继电器包括至少两个继电器；所述输入端转换电路包括多个DC/DC转换模块，所述DC/DC转换模块与所述第二组继电器中的继电器一一连接。6.如权利要求3所述的用于无线传感网的管理装置，其特征在于，所述第一组继电器包括两个继电器。7.如权利要求2所述的用于无线传感网的管理装置，其特征在于，所述输出端电能转化模块包括，输出端转换电路和第二检测模块；所述第二检测模块用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春龙，黄辉，梁云，黄凤，邓其军，陈晶，黄莉，杨智豪，郭云飞，王瑶，曾鹏飞，李路明，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国网江西省电力有限公司，国家电网公司，武汉大学，
类型：发明
国别省市：北京,11