国际信息工程先进技术译丛
自主式传感器系统的
能量收集———设计、
分析以及实践应用
(新加坡)YenKhengTan 著
薛建彬 和燕宁 等译
机械工业出版社
随着现代通信技术、无线传感器技术以及高度集成的微电子技术的飞
速发展,无线传感器网络(WSN)已经获得广泛的关注。通过促进对物理
环境的监视和控制,尤其是一些边远地区,WSN显示出了它的优越性。无
线传感器的出现是有线传感器的重大突破,大大减少了固定通信电缆以及
相关安装及维护的费用。对于工程系统的实时信息要求,如从智能控制系
统的建立到医疗卫生系统、环境控制系统等,WSN的应用是很宽泛的。
本书全面介绍了本书研究的背景知识,说明了这项研究的目的并明确了
无线传感器节点的供电问题;讨论了风能收集(WEH)、热能收集(TEH)
两种类型,基于压电的振动能量收集(VEH)系统,WEH和太阳能收集
(SHE)两种混合能源收集(HEH)方法;证明了一种通过WPT机制为低功
率的电子设备远程供电的备选方式等各个方面的技术信息。作为一门复杂技
术领域的高级专著,通过本书的学习可以使读者掌握自主传感器系统的能量
收集方面的设计、分析以及实践应用的基础理论知识和基本技能。
本书内容极其丰富,可以作为信息工程等相关专业学生学习传感器技
术的自学参考书,也适合作为信息类专业的教材和相关人士自修提高用书。
译 者 序
本书的目的在于告诉读者如何通过进一步优化分析,去设计并实践应用各种
各样类型的自主式传感器系统。在无线传感器网络(WSN)的许多应用中,传
感器部署的传感区域的环境条件往往是变化多端的。能源也具有间歇性和波动
性,而无线传感器节点的运行需要一种恒定的电功率源,因此本书的重点之一是
设计足够的功率管理电路,为能源收集(EH)机制和传感器节点之间提供一个
恰当的匹配。
在WSN中大量的自主传感器节点由电池提供电能,这些电池对于节点的操
作是必需的。电池占据了整个节点尺寸的显著部分和整个系统的大部分重量,而
且它们也是系统中最弱的连接和最昂贵的部分。电池自身的维护(如电池的更
换或再充电),也是另外一个要考虑的重要因素。当成百上千个传感器节点工作
时,所需要的电池数也很可观,这成为了WSN的一个严重局限。
无线传感器“忘记部署”特点的主要阻碍在于它们有限的存储容量以及不
可预测的电池寿命。为了克服这些问题,能量收集/采集技术从各种各样的能源
中收集/采集能量,并将它们转化为电能供电池充电,该技术已成为一种非常有
前景的技术。随着微电子技术的飞速发
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