[发明专利]一种基于能量采集的传感器节点供电系统及供电方法

权利要求书

1.一种基于能量采集的传感器节点供电系统，包括用于将环境能量转换成电能的能量采集单元、能量存储单元和电压变换单元，所述能量采集单元、能量存储单元和电压变换单元依次连接，所述电压变换单元输出端连接传感器节点，用于将能量存储单元储存的电能变换成适合传感器节点工作的电压，其特征在于：还包括供电协调器，所述供电协调器包括电压监控器和电控开关K，电控开关K的第一端与能量存储单元的输出端连接，电控开关K的第二端与电压变换单元的输入端连接；所述电压监控器的第一输入端与能量存储单元连接，用于采集能量存储单元的能量收集状态；所述电压监控器的第二输入端与传感器节点连接，用于采集传感器节点的工作状态；所述电压监控器的第一输出端与电控开关K的控制端连接，用于控制电控开关K的断开与闭合；所述电压监控器的第二输出端与传感器节点连接，用于将能量收集状态传输至传感器节点；所述能量收集状态为能量值满足传感器节点工作或能量值不满足传感器节点工作；

当传感器节点处于工作状态时，所述电压监控器的第二输入端En采集的电平为高电平；当传感器节点处于非工作状态时，所述电压监控器的第二输入端En采集的电平为低电平，非工作状态分为两种情况：第一种，当能量存储单元的输出端电压V_cap大于最小电压值V_min且小于最大电压值V_max时，表示传感器节点处于休眠状态；第二种，能量存储单元的输出端电压V_cap放电降至最小电压值V_min时，则电压监控器控制电控开关K断开与电压变换单元的连接，电压变换单元的输出端电压V_out为零，所述电压监控器的第二输入端En采集的电平被拉至低电平；

当能量存储单元的输出端电压V_cap升至最大电压值V_max时，则所述电压监控器的第二输出端Int电压置为高电平，通知传感器节点开启工作；所述电压监控器的第二输入端En处于低电平，即传感器节点处于非工作状态，所述电压监控器的第二输出端Int电压置为低电平；

其中最大电压值V_max和最小电压值V_min为两个预设的电压值。

2.一种如权利要求1所述的基于能量采集的传感器节点供电系统的供电方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤(1)、初始状态时，能量存储单元的输出端电压V_cap和电压变换单元的输出端电压V_out均为零，电压监控器的第二输出端Int和电压监控器的第二输入端En的电平均为低电平，电控开关K断开，能量存储单元与电压变换单元之间断开连接；

步骤(2)、能量采集单元开始采集能量，能量存储单元开始对采集的能量进行储存，当能量存储单元的输出端电压V_cap达到电压监控器的最低工作电压时，电压监控器开始工作；

步骤(3)、当能量存储单元的输出端电压V_cap达到最大电压值V_max时，则执行步骤(4)，开始一个工作周期；

步骤(4)、电压监控器控制电控开关K闭合，使能量存储单元与电压变换单元相导通，电压变换单元给传感器节点供电，同时电压监控器的第二输出端Int电压置为高电平，电压监控器通知传感器节点开启工作；

步骤(5)、传感器节点开启一个任务执行周期，此时电压监控器的第二输入端En采集的电平为高电平，传感器节点进行数据收发和传感监测任务，一段时间后判断传感器节点是否正常执行完一个任务，当传感器节点正常工作完成一个任务后，传感器节点将处于休眠状态，此时，电压监控器的第二输入端En采集的电平为低电平，然后转入步骤(6)；反之，在传感器节点执行任务中，当能量存储单元的输出端电压V_cap低于最小电压值V_min，则转至步骤(7)，开启一个非正常的工作周期；

步骤(6)、能量采集单元继续采集能量使能量存储单元继续充电，转至步骤(3)，传感器节点进行下一个任务的执行；

步骤(7)、电压监控器的第一输出端控制电控开关K断开，使能量存储单元与电压变换单元之间断开连接，电压变换单元输出端电压V_out为零，此时，电压监控器的第二输入端En采集的电压为低电平，电压监控器将第二输出端Int电压置成低电平，转入步骤(3)。