2、无线传感器网络中的能量收集技术与应用

无线传感器网络中的能量收集技术与应用

1. 无线传感器网络中的能量收集技术

无线传感器网络（WSNs）中的能量收集技术是一个重要的研究领域。收集的能量可以直接从环境中获取，也可以间接从人体或外部资源获取。以下是几种常见的环境能量收集资源：

• 太阳能收集 ：太阳是一种经济且清洁的能量来源。虽然太阳能不可控，但可根据其每日和季节性模式进行预测。通过光伏电池将太阳能转化为电能，其发电量取决于光照强度、电池尺寸和环境温度。为了增加输出功率，多个太阳能电池会组合成太阳能板。太阳能板根据镜子的方向、曲率和形状有不同类型，适用于不同的商业应用。
• 热能收集 ：热电转换器利用塞贝克效应将热能转化为电能。当两种不同的导电体或半导体（p 型和 n 型块）存在温度差时，会产生与温度和材料特性相关的电压差。不过，当两个极板达到相同温度时，热电发电机就会停止发电。但热能收集仍有许多应用，例如在路面热电收集方面。利用路面作为热表面，河水作为冷表面的温差来发电。
• 风能收集 ：利用风力发电是将动能通过涡轮机和转子转化为电能，基于电磁感应原理。风力涡轮机是常见的风能收集方式，发电量取决于弦长、风速等因素。对于风力涡轮机系统，叶片数量对能量生产很重要，六叶片风力涡轮机在效率、尺寸和输出功率之间取得平衡。此外，还有基于气动弹性颤振效应的风力颤振发电机。
• 射频能收集 ：射频能收集的原理是将 3 至 300 kHz 范围内的无线电波传输并转换为直流电。重要参数包括电源、天线增益和与射频源的距离。在室内应用如智能