传感器网络节点能量自供给方法和装置

本发明提供一种传感器网络节点能量自供给装置，包括：能量存储单元；所述能量存储单元包括主能量存储单元和后备能量存储单元；和能量管理单元，适于检测主能量存储单元和后备能量存储单元的能量状态，并根据所述状态选择其中一个为能量消耗单元供电，当所述主能量存储单元的能量状态满足能量消耗单元的工作电压时，选择主能量存储单元为能量消耗单元供电，当所述主能量存储单元的电压不满足能量消耗单元的工作电压而所述后备能量存储单元的能量状态满足能量消耗单元的工作电压时，选择后备能量存储单元为能量消耗单元供电。还提供一种传感器网络节点能量自供给方法。使用上述装置和方法大幅度提高传感器网络节点工作时间，延长节点使用寿命。

1.一种传感器网络节点能量自供给装置，包括：能量存储单元；所述能量存储单元包括主能量存储单元和后备能量存储单元；和能量管理单元，适于检测主能量存储单元和后备能量存储单元的能量状态，并根据所述状态选择其中一个为能量消耗单元供电，当所述主能量存储单元的能量状态满足能量消耗单元的工作电压时，选择主能量存储单元为能量消耗单元供电，当所述主能量存储单元的电压不满足能量消耗单元的工作电压而所述后备能量存储单元的能量状态满足能量消耗单元的工作电压时，选择后备能量存储单元为能量消耗单元供电。
2.根据权利要求1所述的传感器网络节点能量自供给装置，所述能量状态包括该单元提供、存储和消耗的能量值。
3.根据权利要求1所述的传感器网络节点能量自供给装置，其中，通过主能量存储单元为后备能量存储单元充电。
4.根据权利要求1所述的传感器网络节点能量自供给装置，还包括：能量采集单元，与能量存储单元连接，适于收集获取周围环境的能量并将收集到的能量传输给所述能量存储单元；所述能量管理单元还适于控制能量采集单元为主能量存储单元和后备能量存储单元充电。
5.根据权利要求4所述的传感器网络节点能量自供给装置，所述能量管理单元包括：能量检测单元，适于检测能量采集单元、能量存储单元和能量消耗单元的能量状态；和能量控制单元和能量选择控制单元，适于根据所述状态选择性的接收来自主能量存储单元或后备能量存储单元的能量为能量消耗单元供电，还适于控制能量采集单元为主能量存储单元和后备能量存储单元充电。
6.根据权利要求5所述的传感器网络节点能量自供给装置，所述能量检测单元包括：包括电压检测单元和电流检测单元；所述电压检测单元使适于用电阻将待检测单元电压分压调节到模数转换单元适合转换的输入电压范围内，再根据测量电压和实际电压对应关系计算得到待测单元的实际电压；所述电流检测单元适于在待检测单元的输入和输出端串联采样电阻，将采样电阻两端获取的电流信号送入电流转换放大单元中转化放大为电压信号，再根据测量电压和实际电流的对应关系计算得到待测单元的实际电流。
7.根据权利要求5所述的传感器网络节点能量自供给装置，所述能量选择控制单元包括：双路模拟开关芯片；所述能量控制单元包括：DCDC升降压电源管理单元以及处理单元；所述双路模拟开关芯片的一个输入端连接主能量存储单元输出端，另一个输入端连接后备能量存储单元输出端，双路模拟开关芯片的输出端连接能量消耗单元的输入端，双路模拟开关芯片的控制端与处理单元中的处理器的控制接口单元相连；所述能量采集单元的输出电压和输出电流控制是处理器通过控制接口单元设置比较器的参考电压值完成，比较器的输入端正极接太阳能电池板的电压，输入端的负极接参考电压，比较器的输出端控制DCDC升降压电源管理单元的开关接口，使能量采集单元的电压输出稳定在设置预设置的电压值上。
8.一种传感器网络节点能量自供给方法，包括：步骤一、检测所述主能量存储单元和后备能量存储单元的能量状态；步骤二、判断主能量存储单元是否满足节点能量供给条件；步骤三、如果主能量存储单元满足节点能量供给条件，由主能量存储单元为节点提供能量；步骤四、如果主能量存储单元不能满足节点能量供给条件，判断后备能量存储单元是否满足节点能量供给条件；和步骤五、如果主能量存储单元不能满足节点能量供给条件但是后备能量存储单元满足节点能量供给条件，由后备能量存储单元为节点提供能量。
9.根据权利要求1所述的传感器网络节点能量自供给方法，还包括：如果后备能量存储单元的能量状态达到充电条件，由主能量存储单元对后备能量存储单元充电。
10.根据权利要求1所述的传感器网络节点能量自供给方法，还包括：寻找能量采集单元最大输出功率工作点，然后将能量采集单元的工作状态设置在其最大输出功率工作点，即能量采集单元以最大功率输出采集能量环境并对主能量存储单元充电。