无线充电技术在无线传感器网络中的应用现状.docx

第 25 卷第 1 期
广东石油化工学院学报
Vol .25 No .1
2015 年 2 月
Journal of Guangdong University of Petrochemical Technology
February 2015
磁
无线充电技术在无线传感器网络中的应用现状
叶奇明
(广东石油化工学院理学院,广东茂名 525000)
摘要:在无线传感器网络的应用中普遍存在一个急需解决的问题———整个网络的能量限制问题。目前能量管理研究侧重于节能方向,但随着无线充电技术取得突破性进展,现已可从主动能量供应方面来对无线传感器网络进行能量管理。文章首先介绍了无线传感器网络的能量短缺问题以及无线电力传输技术的基本原理、方法、优缺点和发展状况,进而阐述了在无线传感器网络中运用无线电力传输技术的方法、进展和存在问题,并对无线充电技术的下一步研究重点做出了展望。关键词:无线传感器网络;无线充电;能量供应
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:2095 - 2562(2015)01 - 0045 - 05
无线传感器网络是一个由大量廉价的传感器节点组成的无线自组织网络
[1 ]
。在解决无线传感器网络
能量短缺问题的研究过程中,大多数研究者都从以下两个方向分析:(1)从网络各层面入手,研究各组成部
[2 ]
分如何实现能量的最小化消耗,即所谓的节能
个网络的使用寿命,即所谓的充能可持续利用

[3 ]
;(2)如何对能量不足的网络实现能量再供给,以求延续整
。前者尽量做到让各个层面的能量消耗降到最低,如利用
更有效率的网络传输协议,平衡网络负载,建立节能数据聚合树,使用移动节点与移动簇头,或者对节点进行一系列的操作:缩小传输范围、降低传输频率、睡眠调度等。后者则通过多种途径来给传感器网络供给能量,比如风力供电、太阳能供电等,可是这类供电措施往往受制于客观环境条件而效果不理想,无线电力
[4 ]
传输技术为能量收集提供了可行的方案
。在目前的研究中,针对节能的研究已经开展了很多,但是由于
传感器网络组成的复杂性,无论怎么使能量消耗最小化,始终只能在有限的范围能降低能量消耗,并不能真正解决网络的最终能量短缺问题。为了使传感器网络的寿命更长,使其能够在硬件无损坏的情况下持续工作,现在更多的研究者开始把眼光投入主动能量供应的研究中。主动能量供应包括收集网络周围环
境中的能量
[5 ]
和无线电力传输技术
[6 ]
。无线传感器网络解决能量问题的方法对比如表 1 所示。
表 1 无线传感器网络解决能量问题的方法对比
能量管理方式 优点 缺点 适用范围
动态电压调整
调整 CPU 的工作电压和频率,到达性能和能耗的平衡
性能没有最大化发挥 适用于节点硬件的节能,节约
节点上微处理器的能耗
动态能量
降
低 管理技术
能 软件的耗
节能策略
网络管理的节能策略
通过把闲置模块关闭或者调到更低能耗的
状态,从而提高传感器节点的生存期
程序核心小,能突破传感器储存资源少的限制,节能
拓扑控制技术优化网络部署,节点类聚减
少通信开销,簇头数据融合,节省能源
节点状态转换消耗能量,状态
转换会增大网络延迟
状态转换过程中会增加能耗,