井下微能量收集装置设计
赵端1
赵津津2
何永鑫2
卓敏敏3
陈辉3
1.矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室,江苏徐州 2210082.矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室,江苏徐州 221008;中国矿业大学信息与控制工程学院,江苏徐州 2211163.天地(常州)自动化股份有限公司,江苏常州 213015
摘要：井下无线传感节点能量有限,可利用能量收集技术将井下环境能量转换为电能为传感节点供电,从而延长无线传感节点生命周期.测试并分析了井下巷道弱光环境下光照强度,结果表明距光源1～2 m范围内,光照强度为50～170 Lux,符合非晶硅、钙钛矿等光电材料工作范围,因此将井下弱光能量转换为电能具有可行性.采用30 cm×40 cm非晶硅光伏电池板、BQ25505型电源管理芯片和锂电池设计了 一种井下微能量收集装置,可将井下弱光能量转换为电能并存储.针对井下环境能量不连续的特点,设计了能量缓存机制,即采用容量较小的可充电锂电池为能量缓存电池,选用较大固定容量的锂电池为备用电池,当可充电锂电池电压达到设计值时由其供电,当电压不足时切换备用电池供电,确保无线传感节点正常工作.对微能量收集装置进行了实验室及井下测试,结果表明:装置在50 Lux以上光照强度条件下即可输出毫瓦级电能;当井下光照强度达到170 Lux以上时,装置能够利用转换的能量为低功耗无线传感节点供电,无需启用后备电池;当光照强度未达到170 Lux时,能量缓存机制协调可充电锂电池和备用电池为无线传感节点供电,有效提高了节点生命周期.
关键词：井下无线传感网络无线传感节点井下环境能量能量收集光伏电池能量缓存
分类号：TD67(矿山电工)
资助基金：国家重点研发计划(2017YFC0804402)天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2019-TD-ZD007)
论文发表日期：2021-05-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 24-29 )
英文信息