人物佩戴的基于射频无线电力传输供电的无电池资产跟踪模块结合高效的电源适配器技术实现先进监控系统
在无线传感器网络(WSN)中,精准定位和运输数据的资产跟踪模块是组建无电池节点的理想选择。这种模块几乎可以部署在任何环境中,对维护工作的需求很少甚至没有。为了满足市场对先进无电池传感器标签解决方案日益增长的需求,本文提出一个在无线传感器网络中识别资产和监测资产移动速度的跟踪系统,无电池的资产标签通过射频无线电力传输(WPT)架构接收数据通信所需电能,并采用独有的测速方法生成时域速度读数。
本文还评估了一款RF WPT供电节点专用系统芯片(SoC)的性能特性和主要功能,提出一个创新解决方案来处理最高功率转换效率与灵敏度相互对立的问题。此外,本文提供了计算资产识别和测速所需读取器数量设计策略和优化模型,并进行了模型验证测试,提供了证明本文提出的先进监控系统可行性的实验结果。
引言
物联网(IoT)技术及联网设备和智能解决方案的开发应用,让有望显著改善人们日常生活的新兴无线传感器网络取得空前发展。实际上,针对智慧城市、家庭自动化、办公自动化,有些企业已经推出了旨在提高服务质量、舒适性、安全性和能效的无线传感器网络平台。在这个应用领域,传感器节点向无线网络发送与资产相关信息。因为系统传输的数据很少,所以对电能和带宽要求不高。
系统说明
远距离射频无线电力传输(WPT)系统用于为無電池BLE資產標籤遠程供電。本系統架構基于雙頻系統,WPT輸電與數據通訊兩個單元使用不同的頻率。在讀取者與資產標籤之間進行無線傳輸時,這些讀取者與標籤使用ISM(工業、科學與醫療)頻段,而於數據通訊時則使用ISM 2.4 GHz 頻段,以確保高效能傳輸並減少干擾。
技术挑战与解决方案
尽管射频能量广泛存在并且能够发射到视野看不到的地方,但其功率转换效率(PCE)仍然很低,这是一个需要克服的问题。此外,由于标签可能会以某一速度相对于读取者移动,在动态环境中进行RF WPT充电是一个技术挑战。这项研究重点是在移动环境下实现RF WPT充电,并通过BLE技术实时监测数据,同时确保连续供给能源给标签以支持其正常运行。
实验结果
最后,本文提供了详细讨论RF WPT供電節點專用系統晶片(SoC)关键特性、体系结构及其性能特征,以及具体测试、模拟仿真以及实验结果。这篇文章详细介绍了如何利用RF EH 和WPT 在 IoT 应用中的可再生能源收集(EH),并展示了一种基于 RF 无限资源共享(IoT-RRS) 的新的基站管理策略,该策略可以有效地减少基础设施成本并提高整体性能。本研究成果有助于促进 IoT 领域内更好的资源共享机制,从而加强整个生态系统之间的一体化协作能力,为用户创造更加丰富多样的服务模式,从而提升社会福祉。