[发明专利]一种基于无线传感器网络的太阳能电池系统

说明书

系统领域

本发明涉及太阳能电池系统领域，具体的涉及一种基于无线传感器网络的太阳能电池系统。

背景系统

近年来，随着无线传感器网络系统的不断发展及其应用范围的不断扩展，国内外越来越多的应用采用了无线传感器网络的系统。同时，伴随着近年来对物联网研究的发展，采用无线传感器网络系统的物联网节点的功能在不断的增加。除了数据采集功能，控制功能，局域组网功能，广域联网功能等等，新的功能正逐渐集成在无线传感器节点上。

传统的无线传感器网络采用普通干电池供电的供电方式，由于干电池电量有限(通常为1500mAh)，则干电池电量会在运行10天左右的时间后消耗殆尽，因此若釆用能量有限的干电池供电方案，则更换电池的周期太短，造成的人力和维护的费用会很大。传统的基于无线传感器网络的太阳能电池不能根据环境适度的充放电，同时输出电压和电流也不太稳定，且不能很好地防止电池的过充和过放。

发明内容

1.要解决的系统问题

本发明要解决的系统问题在于提供一种基于无线传感器网络的太阳能电池系统，其采用太阳能电池通过电容给无线传感器网络供电，又设有储能电池用来存储无线传感器网络利用之余的电能，且充分利用微控制器电路强大的功能适度的给电容和储能电池充电，还通过微控制器电路和无线传感器网络的通信实时监控太阳能电池，具有电压质量高、功耗较低、能量利用率高、智能化等优点。

2.系统方案

为解决上述问题，本发明采取如下系统方案：

一种基于无线传感器网络的太阳能电池系统，包括太阳能电池、DC-DC交换电路、微控制器电路、电容、储能电池及无线传感器网络，所述太阳能电池的输出端分别与微控制器电路和DC-DC变换电路连接，所述DC-DC变换电路的输出端分别与电容和储能电池连接，所述电容和储能电池的当前电压连接到微控制器电路中，所述电容给无线传感器网络供电；所述微控制器电路与无线传感器网络通信。

进一步地，所述微控制器电路实时对电容和储能电池的当前电压进行采样，实现对它们当前电压的监控和电量的测量。

进一步地，所述微控制器电路根据电容的当前电压，将太阳能电池的输出电压经DC-DC变换电路转换为合适的恒压给电容快速充电。

进一步地，所述微控制器电路实时采样太阳能电池的输出电压，并与储能电池的当前电压进行比较，将太阳能电池的输出电压经DC-DC变换电路变换后给储能电池充电。

具体地，所述DC-DC变换电路在太阳能电池的输出电压较低时将太阳能电池的输出电压升压后给储能电池充电，在太阳能电池的输出电压较高时将太阳能电池的输出电压降压后给储能电池充电。

进一步地，所述无线传感器网络由无线传感器节点分布式组成，用来接收微控制器电路传输来的太阳能电池信息，并将其传输到各个终端设备。

3.有益效果

(1)本发明采用太阳能电池给无线传感器网络充电，较比普通干电池，本发明将电池更换的周期极度延长，大大节省了人力和维护的费用。

(2)本发明先利用太阳能电池给电容充电，再由电容给无线传感器网络供电，较比传统的太阳能电池直接供电，电容供电有利于提高功率因数，减少线路损耗的功率，改善系统电压质量，增加输变电设备的输电能力。

(3)采用太阳能电池给无线传感器网络充电，在太阳能充足的情况下，会产生大量多余的电能，本发明设有储能电池，用来存储无线传感器网络利用之余的电能，可较少功耗，实现太阳能电池的高效利用。

(4)本发明充分利用微控制器电路强大的功能，对太阳能电池各个模块进行采集、输出和控制，同时采集电容和储能电池的电压，根据实际需求，适度的给电容和储能电池充电，能智能地防止电池的过充和过放。

(5)本发明还将太阳能电池的信息通过微控制器电路传输给无线传感器网络，各终端设备可通过无线传感器网络获得太阳能电池信息，使得相关人员可实时监控太阳能电池的运作情况，进一步体现本系统的智能化。

本发明采用太阳能电池通过电容给无线传感器网络供电，又设有储能电池用来存储无线传感器网络利用之余的电能，且充分利用微控制器电路强大的功能适度的给电容和储能电池充电，还通过微控制器电路和无线传感器网络的通信实时监控太阳能电池，具有电压质量高、功耗较低、能量利用率高、智能化等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为微控制器电路中电压检测电路的电路图；

图3为DC-DC变换电路的电路图。

具体实施方式