[发明专利]一种微生物能量捕获的环境监测无线传感器网络节点

说明书

本发明公开了一种微生物能量捕获的环境监测无线传感器网络节点，包括微生物能量捕获装置、能量收集模块、超级电容器、锂电池、开关电路、无线传感器网络节点和防水外壳，所述微生物能量捕获装置通过能量收集模块与无线传感器网络节点、超级电容器相连，分别给无线传感器网络节点供电和超级电容充电，当超级电容器两端电压达到放电电压时，超级电容放电给锂电池充电，当微生物能量捕获装置的供能不足时，通过锂电池为无线传感器网络节点供电。本发明利用微生物能量捕获装置作为环境监测传感器网络节点供电的能量来源，能够有效地延长无线传感器网络节点的工作寿命，实现对湿地环境的长期监测，降低设备维护成本。

技术领域

本发明涉及无线传感网络节点技术领域，具体涉及一种微生物能量捕获的环境监测无线传感器网络节点。

背景技术

享有“地球之肾”美誉的湿地生态系统是自然界最富生物多样性的生态景观之一，湿地能够在净化环境，调节气候，改善人类生活居住条件方面具有重要作用，具有巨大的经济、生态和社会价值。改革开放以来，随着经济的快速发展，城市规模的不断扩张对湿地环境造成了不同程度的污染和破坏。因此，对湿地生态环境的保护就显得越发重要。

在湿地生态环境保护的过程中，对湿地土壤的监测是不可或缺的一个环节。而传统的人工巡视监测对于大面积的湿地环境需要耗费大量的人力物力成本，且存在监测周期过长，无法对湿地环境远程实时监测等缺点。现有的由监控中心和若干监测子站组成的湿地生态环境监测系统虽然能够对大面的湿地环境进行实时远程监测，但是由于此系统需要预先铺设电缆和建立多个监测子站，存在着监测范围有限、对湿地生态环境造成破坏、系统成本过高等缺点。因此迫切需要一种高效、实时的湿地土壤监测技术。

无线传感器网络是由大量具有监测功能的传感器节点通过无线通信方式实现信息传输，协同地完成不同项目功能的专用网络。无线传感器节点具有无线通信、数据采集和处理、协同合作的功能，利用数据融合技术，传感器节点可完成多类数据信息处理工作，减少传输数据量，通过交换传输组成多跳的自组织、自学习的无线通信网络系统，实时地监测、感知和采集各种监测信息并发给监测人员。无线传感器网络自诞生以来就作为一种全新的信息获取手段，广泛应用于军事、环境监测、灾害预测等领域。

发明内容

针对目前湿地生态环境保护中存在的不能长时间监测、需要定期对装置进行维护等问题，本发明采用传感器网络技术，并且采用微生物能量捕获装置为环境监测传感器网络节点供电。实现对湿地环境的长期监测，降低设备维护成本。

针对目前湿地土壤环境监测存在的问题，本发明提供了一种微生物能量捕获的环境监测无线传感器网络节点，包括微生物能量捕获装置、能量收集模块、超级电容器、锂电池、开关电路、无线传感器网络节点和防水外壳，所述微生物能量捕获装置通过能量收集模块与无线传感器网络节点、超级电容器相连，分别给无线传感器网络节点供电和超级电容充电，当超级电容器两端电压达到放电电压时，超级电容放电给锂电池充电，当微生物能量捕获装置的供能不足时，通过锂电池为无线传感器网络节点供电。

在上述方案基础上，所述微生物能量捕获装置以土壤作为微生物的营养媒介，包括反应容器、阳极和阴极，所述反应容器中填充富含有微生物和足够养分的土壤，所述阳极深埋在土壤中来保证营养丰富、缺氧的环境，所述阴极放置在土壤表面以保持富氧的环境条件。将微生物能量捕获装置埋置在所需监测的区域，并通过两根导线将微生物能量捕获装置的阳极和阴极引出反应容器以输出电能。

在上述方案基础上，所述反应容器采用圆筒状的聚氯乙烯网格桶，所述阳极采用碳布，所述阴极采用表面均匀涂有一层铂催化剂的碳纸。