馮賀平

摘要：傳統(tǒng)運用市電和電池供電的方式已經(jīng)不能和微型低功耗的電子設(shè)備的需求相符合，因此，非常有必要加強研究，本文將對基于多能量收集器的微能源在無線傳感器網(wǎng)路中的應(yīng)用進行分析。

關(guān)鍵詞：多能量收集器；微能源；無線傳感器網(wǎng)略

就傳感器網(wǎng)絡(luò)來說，其在節(jié)點體積上非常小，具體而言，主要從有限能量的電池當中進行供電，其使用壽命對傳感器節(jié)點使用的壽命造成嚴重影響，并對傳感器網(wǎng)絡(luò)的使用周期造成影響。因為傳感器的節(jié)點數(shù)量非常多，在成本上也比較低廉，并且被很廣泛地分布，一般情況下在比較復(fù)雜的環(huán)境中運用，部分區(qū)域是人們不能到達的地方，因此，傳感器節(jié)點對電池進行更換并不現(xiàn)實，所以，將基于多能量收集器的微能源在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究勢在必行。

一、基于多能量收集器的微能源發(fā)展

（一）太陽能電池微能源的發(fā)展

自然界當中，太陽能是非常豐富的一種環(huán)境能源，可以說，光輻射能是是取之不盡的一種能源?，F(xiàn)階段太陽能利用表現(xiàn)在兩個方面。第一，通過光熱效應(yīng)的應(yīng)用，將太陽光輻射能向熱能所轉(zhuǎn)換；第二，通過光生伏特的效應(yīng)應(yīng)用，把太陽光輻射能向電能進行轉(zhuǎn)變，太陽能電池是具備該性能的一種半導(dǎo)體器件。因為太陽能電池運用的主要是光生伏特的效應(yīng)進行工作的，因此，還可以將太陽能電池稱為是光伏器件。和以往的化學電池進行比較，太陽能電池的特點與優(yōu)勢非常明顯。太陽能向電能進行轉(zhuǎn)化時，是沒有噪聲的，也沒有化學污染的，給予人類的是綠色能源，有助于環(huán)境保護以及人類健康。對于太陽能電池來說，并不需要機械性的傳動裝置和無需燃料等，型號是可大可小的，具有很長的壽命，只要具有日照，就能夠按照需要對裝置進行安設(shè)，有助于全自動化網(wǎng)絡(luò)的。正是因為太陽能電池的優(yōu)勢，可以將太陽能電池在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)當中進行應(yīng)用，有效地處理節(jié)點能量的供應(yīng)問題。

（二）微能源技術(shù)的發(fā)展

對于微能源技術(shù)來說，主要是指實時地把環(huán)境當中的其他形式能量向電能進行的技術(shù)。生活物質(zhì)空間中，有很多潛在的能源，比如，太陽能和風能與熱能以及機械振動能，還有聲能和電磁能等。當可以在傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點中收集儲存能源時，就能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)化成電能，并且將能源供應(yīng)給為無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)階段，關(guān)于這方面的研究非常多，而且獲得了一定的進展。通過微能源技術(shù)的利用，可以促進傳感器節(jié)點使用壽命的提升，還技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的運行效率做了基礎(chǔ)保障，同時，還可以在一定程度上降低運行過程中的成本。

二、基于多能量收集器的微能源在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的研究

（一）選擇太陽能電池

因為單晶硅的太陽能電池具有很高的價格，化合物的半導(dǎo)體太陽能的電池會有環(huán)境污染，同時材料非常稀有，加之，納米晶化學的太陽能電池在開發(fā)是剛起步的，因此，在方案的設(shè)計過程中，可以運用多晶硅的太陽能電池。太陽能的電池單片是PN結(jié)。單片電池開路的電壓主要在0.45V～0.6V范圍內(nèi)，總的來說，電壓是0.5V，隨著電池串聯(lián)片數(shù)的增多逐漸提高電壓。單片電池電流受到單個PN受光面積的影響，短路電流主要是15～30m A/cm2，隨著面積的增大片數(shù)逐漸增多，電流越來越多。

（二）太陽能電池材料

太陽能電池的制作主要基礎(chǔ)是半導(dǎo)體材料，工作原理是指通過光電材料的吸收光能后出現(xiàn)的光電子轉(zhuǎn)移所出現(xiàn)的電能。根據(jù)不同的材料，可以將太陽能的電池劃分成以下幾種：硅太陽能的電池，無機鹽的多元化合物的電池，納米晶的太陽能電池。一是，單晶硅的太陽能電池。單晶硅的太陽能電池制備是在電弧爐當中用碳進行還原的。生產(chǎn)過程中所需高純硅材料是非常高的，同時，制造的工藝也非常復(fù)雜，需要耗費很高的電量，太陽能的組件平面在利用率上非常低；二是，多晶硅的太陽能電池。其中所運用的硅量比單晶硅低，沒有出現(xiàn)衰減問題，能夠在廉價底材當中進行制備，預(yù)期成本必須必單晶硅電池低；三是，化合物的半導(dǎo)體太陽能電池。研究和應(yīng)用更多的有砷化稼III-V族化合物和硫化鍋與蹄化隔以及銅錮薄膜的電池等，硫化鍋和蹄化隔多晶薄膜的電池使用率比較高，所需要的成本比單晶硅電池低，因為鍋有劇毒，很容易發(fā)生環(huán)境污染的問題。

（三）使用蓄電池

因為太陽能電池的電力非常有限，同時，只能在白天發(fā)電，因此，需要財務(wù)針對性的措施對能量進行儲存，達到保證節(jié)點能量的需求。就蓄電而言，這是一種對電能進行儲存的容器，經(jīng)常被看做是電路“能源基地”。使用蓄電池充電的效率受到充電方式的影響，也就是充電速率與電池中活性物質(zhì)利用率等條件。如果充電的時間比較長，電流就會比較小，轉(zhuǎn)化電能安全的效率就會非常高，補償值也就會比較高；如果充電時間比較短，電流越大的安全電能就會更加地低。太陽能電池和蓄電池進行并聯(lián)充電的過程中，必須防止樹木與建筑物等對光線造成遮擋，繼而確保太陽能電池的正常工作。

結(jié)束語

綜上所述，在本文中，主要對基于多能量收集器的微能源在無線傳感器網(wǎng)路中的應(yīng)用方案進行了研究，把太陽能電池與充電蓄電池看做是傳感器當中的節(jié)點電源，給予傳感器節(jié)點所有環(huán)節(jié)的供電。同時，還要在傳感器節(jié)點當中配備與之相符的太陽能電池，有助于傳感器節(jié)點和傳感器網(wǎng)絡(luò)生命周期的延長。選擇微能源對節(jié)點進行供電后，能夠讓無線傳感器網(wǎng)絡(luò)提高運行效率，并且將成本有效降低，推動了這一領(lǐng)域的進一步發(fā)展。

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