[实用新型]无线可充电移动节点

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无线可充电移动节点，属于无线传感器网络领域。

背景技术

经过几十年的发展，无线传感器网络逐渐走出实验室，广泛地应用于环境、建筑设施、动植物及人体等的追踪和监控，具体应用包括海洋监测、火山观测、生态系统监测、城市设施监测、建筑状况监测、智能电网监测、桥梁监测、车辆跟踪、智能交通、室内定位、室温监控、灾难救助、智能园艺、精确农业及人体健康监测等等。这些应用对无线传感器网络提出一个共同的要求，即网络能够持续地、有效地工作。特别是在偏远地区或自然环境恶劣地区，网络得到维护和更新时间更长，甚至自部署起就没有人工参与。为了能够完成监测任务，网络还需要保持连通性、覆盖性等要求，这对无线传感器网络中的节点能量提出巨大的挑战。通常，无线传感器网络中的节点体积较小，携带的电池电量较少，因此，能量问题已成为无线传感器网络应用的一大瓶颈，也是无线传感器网络应用所面临的约束和挑战。网络中的某些节点因能量耗尽进而失效，进而导致整个无线传感器网络失效，但网络其它节点仍有能量，造成网络资源的严重浪费。

无线传感器网络中的节点通常由锂电池供电。电池电量的有限，无法为传感器节点工作提供永久电量。为了解决这个能量受限问题，主要有如下两种方法：一是降低节点功耗；二是通过某种形式对能量进行补充。前者可以通过优化路由协议和降低数据传输速率等方式，降低能量消耗，延长传感器节点的工作时间，但是电池能量始终处于消耗状态，会终将耗尽，没有从根本上解决能量受限问题；后者为锂电池进行补充能量方式，目前有如下几种：(1)更换电池，如发明专利“一种基于双电源模块的无线传感器网络节点” (CN101951631A)采用双电源供电模式，当一个电源电量耗尽时，工作人员到现场更换，对于人无法达到的环境来说，无法实现，具有一定局限性；(2)传感器节点对太阳能、风能等能量进行收集，转化成电能，提供给节点正常工作，如发明专利“传感器网络节点能量自供给方法和装置”(CN102306949A)，采用双电源供电模式，当一个电源电量耗尽时，通过太阳能进行充电，但这种方法易受环境影响，能量获取不稳定。(3)通过电磁感应或电磁辐射方式对传感器节点进行充电，如发明专利“无线充电传感器节点” (CN102013737A)，这种方式的接收端体积小，有成熟的IC芯片易实现，但传输距离近，随着距离的增大，传输效率急剧衰减，接收效率低；(4)通过电磁耦合谐振方式对传感器节点进行能量补充，如发明专利“一种无线传感器网络的无线充电系统”(CN105006894A)采用磁耦合技术对单个节点充电，发明专利“无线传感器网络节点充电系统”(CN203326733U)采用磁耦合技术同时对多个节点充电。

上述基于磁耦合充电过程中，只是给出充电原理，对于多个节点需要进行充电时如何处理，以及提供充电能量的节点自身能量如果不能满足多个节点充电需要情况如何处理，没有考虑。

实用新型内容

本实用新型主要针对无线可充电传感器网络中多个节点需要充电，而提供充电能量的节点自身能量不能满足时，实用新型一种无线可充电移动节点。无线可充电移动节点通过磁耦合技术为网络节点充电，通过检测自身能量及移动到基站进行续能，在网络中来回移动为多个节点进行充电。

无线可充电移动节点包括控制模块、无线通信传输模块、无线能量传输模块、电机驱动模块、电压转换模块、电源模块和信息显示模块；所述的电源模块由电池和电量监测模块组成，与电压转换模块相连，为其提供能量；所述的无线能量传输模块与电源模块相连，通过磁耦合谐振技术，从基站获得能量，为电源模块中的电池充电；也可根据无线可充电传感器网络中传感器节点需要，通过磁耦合谐振为网络节点充电；所述的无线通信传输模块与控制模块相连，可接收无线可充电传感器网络中节点数据信息和能量信息；所述的电机驱动模块与控制模块相连，控制无线可充电移动节点的运动；所述的电压转换模块与控制模块、无线通信传输模块、无线能量传输模块、电机驱动模块和显示模块相连，为其提供正常的工作电压；所述的控制模块与无线通信传输模块、无线能量传输模块、电机驱动模块、电源模块和显示模块相连，依据从无线通信传输模块获得的网络节点的数据信息和能量信息，为其提供控制信息。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案实现：

具体来说，所述的无线通信传输模块接收无线可充电传感器网络中的节点能量信息数据包，该部分与控制模块内部集成的UART接口相连，该部分在接收数据包之后，通过UART接口，将数据包发送至控制模块。