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超低功耗技术助臂力 无线感测网路实现自主远端监控

2014-02-07 12:40来源:元器件交易网关键词:无线感测网路智慧电表智慧电网收藏点赞

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建置无线智慧电表系统无线感测网路担当重任

这几年来,公用事业逐渐汰换传统机械电表,改用可无线读取的数位电表,至少可节省每月派人抄写数据的成本。如今,只须经过读取装置即可取得读数,大大减少统计时间。更复杂的电表能涵盖更广大区域,藉由搜集和传送资料,协助公用事业估计需求变化,并提高服务效能。

过往为无线公用事业收费表所开发的技术,今日已应用于新世代元件,因为耗电更少,故适用于无线网路感测节点。无线感测网路运用这些解决方案后,有助于推广智慧技术深入住家、办公室、工厂、农庄、休憩区、自然区等,任何地区若须要收集资料,协助人们了解与控制情况,都很适合。

超低功耗为无线感测网路关键

设计远距无线感测装置时,必须在多种系统要求之间求取平衡,包括元件的尺寸、成本、货源可靠性,也得设计相关的支援工具和软体资料库。然而对于远距感测节点而言,最根本的要素仍是超低功耗元件,若无超低功耗的微控制器(MCU)、记忆体、感测器、收发器及其他系统功能,远距无线感测装置就无法达成平价建置的目标。此外,能够收集与储存周遭光源、振动或热能的技术,也是这些装置与无线感测网路成败的关键。

任何测量系统的核心均为微控制器,其负责计算与控制功能;无线感测节点需要超低功耗微处理器(MPU),在超过99%的时间内维持休眠状态,以节省用电。活动周期则包括迅速复苏、有效率地执行测量、通讯及控制功能,再进入休眠状态。由于感测器可能应用种类众多,微控制器必须包括足够的周边功能,才可以保持弹性,同时关闭未使用功能以减少用电量。另一方面,微控制器软体编写时,必须将运作降至最低,并善用装置内建的各种节能措施。

其他系统元件设计时,也必须仿照微控制器,在运作时把功耗降至最低,记忆体大小必须足以储存程式和资料,速度也得够快,才能在微控制器苏醒时,支援短暂的活动周期;但记忆体也必须设计节能读写功能,并在休眠周期保留储存资料时,避免电力消耗。

资料转换器速度必须够快,以支援系统输入及输出,但只能消耗必要能源;超低功耗发送器则须能快速开关,在活动周期内收发短脉冲资料(Short Burst of Data),发送范围也得够广,符合网路需求,且可能要弹性支援多种传输格式。依据网路需求而异,节点也可能得接收资料,因此在节省用电上的考量也略有不同。

供电子系统设计对无线感测节点极为重要。电源无论来自太阳能板、热能、压电转换器或其他装置,都必须有线路支援,即使周遭条件不稳定,其设计应仍可达到最高的能源采集效果。能源无论储存在充电电池或超级电容器内,都必须谨慎管理,才可达到能源优化,并满足所需。感测温度、电流、化学物质或其他环境条件的元件也得够敏感,才可掌握正确读数,但又不耗费太多电。这些元件若经过慎选,在功能性与低功耗之间求取平衡,感测节点应可自主运作多年无虞。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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