智能環(huán)境代表了家庭自動(dòng)化和樓宇自動(dòng)化的未來。各種傳感器、控制器和執(zhí)行器分布在整個(gè)環(huán)境中，并發(fā)揮多種作用。這種分布也帶來了一些技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，每個(gè)傳感器都需要有自己的電源。監(jiān)視電池的低電量狀態(tài)是一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)操作。但是，更換電池需要人工輔助。本文提出了一種低功耗能量采集傳感器的實(shí)現(xiàn)方案。當(dāng)傳感器需要發(fā)送大量數(shù)據(jù)或執(zhí)行連續(xù)測量時(shí)，能量采集供電的無線傳感器更為適合。采用能量采集供電的傳感器可在數(shù)年內(nèi)完全免維護(hù)，而電池供電的傳感器在幾個(gè)月內(nèi)就會(huì)耗盡電量。

　　如今的無線傳感器實(shí)現(xiàn)方案五花八門。但是，此類系統(tǒng)的總成本不僅僅取決于硬件。實(shí)施不同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的成本也會(huì)增加總成本。這不僅包括附加的軟硬件要求，還包括不甚明顯的項(xiàng)目，如認(rèn)證（例如ZigBee和Bluetooth4.0），甚至可能涉及版稅。

　　本文提出了一些簡單的低功耗能量采集技術(shù)，可用于實(shí)現(xiàn)免維護(hù)的無線傳感器。此外，本文還將展示如何在提供穩(wěn)固性能的同時(shí)保持較低的總成本，特別是在經(jīng)濟(jì)高效的無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。

　　能量采集原理

　　能量采集系統(tǒng)的基本原理是存儲(chǔ)能量（無論是使用鎳氫電池之類的可充電電池還是使用超級(jí)電容）供將來需要時(shí)使用。除此之外，能量采集無線傳感器基本上與電池供電的傳感器相同。主要的區(qū)別在于（非充電式）電池供電的無線傳感器設(shè)計(jì)為使用電池工作特定一段時(shí)間。能量采集傳感器節(jié)點(diǎn)的優(yōu)勢是，可以無限采集能量供將來使用。通常情況下，它能夠采集的能量非常有限（受價(jià)格和/或物理尺寸限制）。因此，必須對(duì)無線發(fā)送器和傳感器本身的能源使用加以平衡，以減少對(duì)采集能量的使用。

　　不同的能量采集設(shè)備

　　目前，市場上有多種不同的能量采集設(shè)備可選。最常用的設(shè)備為太陽能電池板。它有著不同的尺寸，從串聯(lián)和/或并聯(lián)多個(gè)太陽能電池的大型電池板，到用于手持式計(jì)算器或玩具的超小型電池。

　　另一種類型的設(shè)備是RF采集設(shè)備。此設(shè)備使用天線接收無線電波，然后將其轉(zhuǎn)換為電能。這是一種非常特別的能量采集設(shè)備，因?yàn)樗枰逺F能量。機(jī)電能量采集設(shè)備通常在電感線圈附近使用磁性運(yùn)動(dòng)部件。熱電能量采集設(shè)備可通過溫度梯度產(chǎn)生少量電能。這類熱能設(shè)備依賴于塞貝克效應(yīng)。

　　是否實(shí)施無線標(biāo)準(zhǔn)

　　當(dāng)添加無線功能時(shí)，一些缺乏經(jīng)驗(yàn)的用戶往往只會(huì)想到實(shí)施RF行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如ZigBee或Bluetooth。但是，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用需求，實(shí)施特定標(biāo)準(zhǔn)可能是實(shí)際要求，也可能不是。一般來說，僅當(dāng)最終產(chǎn)品必須與市場上的現(xiàn)有產(chǎn)品兼容時(shí)，才需要實(shí)施特定標(biāo)準(zhǔn)。選擇使產(chǎn)品與其他產(chǎn)品（由其他公司銷售）兼容，實(shí)際上是一個(gè)更復(fù)雜的商業(yè)決策。需要權(quán)衡是否提供兼容性。此外，在一些情況下必須提供兼容性（如用于手機(jī)的無線耳機(jī)），而另外一些情況下無法添加兼容性或者添加成本過高（如簡單的IR遙控）。（未完待續(xù)）