低功耗無線檢測

圖 2：26 天內 16 個通道上的數據包投送

channel：通道

Time (days)：時間 (天)

出于這些原因，WSN 采用多個通道是至關重要的。通過時間同步和調度將網絡劃分為多個時隙，即可在特定的已知通道上對傳輸進行精準的調度，而且通道的選擇能隨著每一次傳輸而變更。此外，對網絡傳輸進行調度還可解決“隱性終端問題”，并實際消除網絡中的沖突。這樣一種機制在超過 10,000 個 WirelessHART 網絡中進行了現場實地驗證，通?？蓪崿F多年的電池使用壽命和高于 99.9% 的可靠性。

在能量收集方面須考慮的問題

一旦 WSN 的功耗要求適當地最小化以后，電源的選擇范圍就變寬了。環(huán)境能源到處都有：光、振動和熱量僅僅是這類能源的幾個例子，這類能源可以不受限制地得到，并可轉換成充足的電能，以運行低功耗 TSCH WSN。以下例子說明了一些實際的能量收集技術，這些技術產生超過 150µW 的功率，這在 802.15.4e 網絡中運行一個典型的 IPv6 路由節(jié)點是富富有余了 (例如，Dust Networks 的 SmartMesh™ IP 產品)。

照明 ── 在一個典型的辦公樓中，大多數區(qū)域都有充足的室內光線，可運行低功耗 TSCH WSN。根據美國 General Services Administration (其負責制定美國公共建筑的指引) 提供的數據，更明亮的區(qū)域 (例如：工作站區(qū)域和閱讀面) 具有 500 lux 的照度。即使在那些被認為是“一般照明”的區(qū)域 (比如：大廳、樓梯間以及機械室和通信間) 中，照度至少也達到了 200 lux，而對于大多數會議室來說 300 lux 則是十分普遍的。就 200 至 300 lux 的光照強度而言，有很多室內小型光伏電池可供使用 (例如：G24i 4100 低照度太陽能電池板或 Sanyo AM-1815 室內太陽能電池)，其能為運作 802.15.4e TSCH 網絡中的一個 IPv6 路由器提供足夠的功率。

熱能 ── 熱電發(fā)生器 (TEG) 靠發(fā)熱表面的熱量產生功率，例如通常認為非常熱的常見設備 (例如: 電腦監(jiān)視器或大電流電動機) 產生的廢熱。由于無線解決方案變得越來越節(jié)能，所以從普遍存在和低至 10ºC 的溫差所產生的能量就可作為能源使用了。以下數據可供參考：身體內部的溫度和室溫之間的典型溫差約為 15º C。

很多能量收集傳感器僅產生幾百毫伏的輸出，因此常常需要升壓型DC/DC 電壓轉換器，以將這類輸出轉換至可用的電源電壓范圍。凌力爾特的 LTC3105 等 IC 提供最大功率點控制，以便傳感器以峰值效率工作。LTC3105 還允許給電路增加備份電池。因為這些電路的電池僅在環(huán)境能源不足或不存在時使用，所以電池壽命可以顯著延長，從而降低了與更換電池有關的費用。反過來，如果能源出現間歇 (例如，如果周末照明燈或機器關閉)，那么在能量收集電路中包括備份電池，可以提供更強的保證和電源連續(xù)性。

總結

通過使傳感器的廣泛部署具有實用性和簡易性，加快了物聯網的實現步伐。對于客戶和開發(fā)人員的群體來說，低功率的可靠無線傳感器網絡將轉化為“無電線 / 無擔憂”。時間同步的槽隙式多通道系統(tǒng)為 WSN 賦予了客戶關鍵型優(yōu)勢：可靠性和全網絡的低功耗操作。WirelessHART 和 802.15.4e 標準是這種網絡方案的絕佳體現。低功率運作在選擇電源時確保了極大的靈活性，并提供了永久供電的可能性。所有這些因素合起來，使隨處使用傳感器變得容易得多，也實際得多。