“事件驅動”機制是無線傳感網(wǎng)部署中的重要技術

工欲善其事，必先利其器。在全球化的今天，專利已不僅僅是創(chuàng)新的一種保護手段，它已成為商業(yè)戰(zhàn)場中的利器。麥姆斯咨詢傾情打造MEMS、傳感器以及物聯(lián)網(wǎng)領域的專利運營平臺，整合全產(chǎn)業(yè)鏈知識產(chǎn)權資源，積極推動知識產(chǎn)權保護與有效利用。隨著能量采集技術和低功耗電子技術的發(fā)展，業(yè)界提出了多種多樣的自供能無線傳感節(jié)點方案?！笆录寗樱╡vent-driven）”機制是無線傳感網(wǎng)部署中的重要技術。所謂事件驅動，是指僅在某些特定事件（例如地震、火災、溫度/濕度等達到某一閾值）發(fā)生時，傳感器才被喚醒進行數(shù)據(jù)傳輸工作，在其他時刻則保持低功耗休眠狀態(tài)。這一機制對于有效利用能源、延長傳感網(wǎng)壽命、降低使用成本等有著重要意義。

在很多“事件驅動”的場合，我們只關心監(jiān)測的物理量是否達到閾值，比如輸油管道受到的沖擊是否達到了足以破壞其結構的程度。在這樣的背景中，持續(xù)、精確的加速度數(shù)據(jù)顯然是冗余的，要維持精確的測量需要消耗較多的能源，增加維護難度和成本，而“事件驅動”傳感機制則可以壓縮信息，節(jié)省能源。

以輸油管道為例，將“事件驅動”型能量采集器安裝在管道上，管道不受到外界作用時，采集器幾乎沒有任何輸出；當外界破壞行為在管道上造成一定程度的振動/沖擊時，達到某一預設閾值時，采集器產(chǎn)生的電能即迅速大幅提升，后級電路只需檢測到電能積累到一定程度，即可通過射頻發(fā)射電路發(fā)出一個報警信號。這個信號可以非常簡單，只需包含受破壞管道的位置信息。在這種工作模式下，傳感器和能量采集器融為一體，而電路并不需要處理振動頻率、幅度等信息，也不需要為傳感器單獨提供電源，大大簡化了傳感節(jié)點的構造。直接利用能量采集器實現(xiàn)“事件驅動”的發(fā)電行為，則能夠在單個器件上同時做到能量采集和傳感，形成傳感/能量采集一體的新型自供電傳感系統(tǒng)。

上圖為當外界振動達到或超過預設閾值時，能量采集器的兩級振子的振動模式示意圖其中，能量采集器包括：用于感應外界振動的第一級振子，以及用于發(fā)電的第二級振子。第一級振子自由端上下表面分別固定長方體磁鐵和長方體質量塊。第二級振子自由端上表面固定長方體磁鐵，第二級振子固定端上表面依次粘接下電極、壓電薄膜、上電極。振動自感知能量采集器具有驅動閾值，在環(huán)境振動幅度低于閾值時不發(fā)電，只在環(huán)境振動幅度高于閾值時將振動的機械能轉化成電能。發(fā)出的交流電在能量轉換與存儲單元中轉化為直流電并存儲起來。控制電路檢測到電能積攢到一定程度時，控制無線發(fā)射電路上電并發(fā)射報警/提示信號，報告事件的發(fā)生。