全自动配备的无线网络感应器互联网在民用型和军工用层面具备很高的使用价值，能够在大区域内用以搜集、解决和公布繁杂的自然环境数据信息。传感器网络互联网中的连接点一般选用充电电池供电系统，能够采用的用电量十分比较有限，并且针对有不计其数连接点的传感器网络互联网而言，对电瓶的替换是十分艰难的甚至于是不太可能的。可是传感器网络互联网的生活時间却规定长达数月乃至多年，因而，怎样在不影响到作用的条件下，尽量节省传感器网络互联网的充电电池动能变成传感器网络互联网硬件软件设计方案中的主要难题，也是目前世界各国科研组织了解的聚焦点。

1 连接点构成及耗能剖析

标准的传感器网络连接点构造如图所示1所显示。连接点由四部份构成：（1）由微控制器或微处理器组成的测算分系统；（2）用以无线通讯的短路线无线网络收发电量路，即通讯分系统；（3）将连接点与物理学全球联络起來，由一组感应器和鼓励设备组成的感测器分系统；（4）动能供货分系统，包含充电电池和AC-DC转化器。

?

图1 传感器网络连接点构造

1） 测算分系统

微控制器（MicroController Unit， MCU）承担操纵感应器、实行通讯协议和解决感测器数据信息的优化算法。MCU的选取会对结点的充电电池耗费产生较大的危害，例如，Intel的StrongARM常见于高端行业，在实行命令时功能损耗做到400mW，而ATmega103L AVR的功能损耗就只有16.5 mW，但是给予的功能也需要弱的多。出自于电池管理的目地，MCU一般有活跃性、空余和睡觉等各种使用方式，每一种方式有不一样的开关电源耗费。例如，StrongARM在闲置方式功能损耗为50 mW，而在睡眠模式时仅有0.16 mW。在不一样实际操作方式中间转换也是有开关电源和延迟时间花销，因而，不一样的使用方式、方式中间的更改和MCU在每一种方式的时间对所有连接点的卡路里消耗有较大的危害。

2） 通讯分系统

危害无线网络收取和发送电源电路功能损耗的要素许多，包含连接点选用的调配方式、数据信息率、信号强度和使用时间等。一般，无线网络收取和发送电源电路能够工作中在四种情况，即推送、接受、空余和休眠状态。空余情况也有着很高的功能损耗，基本上与接受方式旗鼓相当，因此 在无线网络收取和发送电源电路处在空余模式时，应当尽量将其关掉（即放置休眠状态）。

3） 感测器分系统

包含一组感测器和鼓励设备，将周边环境的物理变化转化成电子信号，依据輸出能够分成仿真模拟和数据两大类。在传感器网络中，卡路里消耗来源于好几个一部分，包含（1）数据信号取样及其物理学数据信号到电子信号的变换　　　　（2）数据信号调配（3）数据信号的模-数变换。

4） 传感器网络节点耗能剖析

如今剖析传感器网络网络节点的耗能。表1是Rockwell的WINS新项目中传感器网络网络节点的能源消耗数据信息，表2是MEDUSA-II新项目中结点的能源消耗数据信息，从这当中能够看得出：

选用功耗低控制模块、在功能与用电量中间开展最合适的系统对总体功能损耗危害极大。

连接点的能源消耗在较大水平上在于每个构成部分的运行状态。

因为传送间距很短，接受时的耗能很有可能比推送时还大。

无线网络收取和发送电源电路在空余情况和接受模式时的用电量相差无异。

在剖析了传感器网络网络节点的构成和耗能特性以后，使我们看一下在单独连接点上能够采用什么具体措施来节省耗能。

1） 环保节能测算

除开在连接点设计方案中选用功耗低硬件配置以外，根据动态性电池管理（Dynamic Power Management， DPM）等技术性使系统软件每个部位都运作在环保节能方式下还可以节省很多的动能。最常见的开关电源管理模式是关掉空余控制模块，在这类情况下，传感器网络连接点或其一部分将被关掉或是处在功耗低情况，直至有有兴趣的情况产生。DPM技术性的主要难题是情况生产调度对策，由于不一样的状况有不一样的功能损耗特点，并且情况转换也是有动能和時间花销。

在较为活跃的情况下，则能够采用动态性工作电压调节（Dynamic Voltage Scaling， DVS）技术性来节省动能。在大部分传感器网络连接点上，测算负荷是随时长变动的，因而并不一定微控制器全部时时刻刻都维持最高值特性。DVS技术性便是运用了这一点，动态性更改微控制器的电压和頻率使其恰好达到当初的运转要求，进而在特性和耗能中间获得均衡。

2） 环保节能手机软件

假如电脑操作系统、网络层和网络层协议等系统对于耗能开展了专业的提升，那麼传感器网络互联网的生活時间也可以取得合理的增加。

在系统中实现动态性电池管理和动态性工作电压调节是比较合适的，由于电脑操作系统能够获得全部应用软件的性能测试方案并能同时操纵最底层硬件平台，进而在特性和耗能操纵中间开展需要的折中。电脑操作系统的核心内容是线程同步器，承担生产调度给出的每日任务结合使其达到分别的时长和性能测试方案，根据在线程同步中考虑到节能环保难题可，系统软件存活時间可获得显著的增加。

由于传送中必然的内容丢失，传感器网络互联网应能依据那时的网络空间给予不一样精密度的数据信息，进而得到一定的延展性。另一方面，检测的对象的特性是随时长变动的，进而致使互联网中的测算和通讯要求也随着更改。那样，大家就可以在即时生产调度优化算法中开展某种意义的预测分析，对耗能开展主动型的管理方法。此外，网络层能够制定成将具体的测算每日任务尽早实行，随后在优化算法一切正常完毕前提条件前中断，那样就能在对数据信息精密度危害较小的情形下节省耗能。

3） 无线网络收取和发送电源电路耗能管理方法

尽管内嵌式CPU的电池管理早已获得深入分析，但无线网络收取和发送系统软件的电气设计却科学研究得不足。因为无线通讯占了全部有线互联网耗能关键一部分，因而对无线网络收取和发送系统软件的耗能管理方法十分关键。

无线网络收取和发送系统软件开关电源耗费关键来自于两一部分，在于传送间距和调配主要参数的频射一部分及其开展頻率生成、过滤等使用的基带芯片电源电路一部分。无线网络收取和发送系统软件电气设计很繁杂，由于频射一部分和基带芯片电源电路部份的开关电源花销是十分的，减少频射一部分的速度反倒会致使耗能的提升。此外要考虑到的情况是，无线网络收取和发送系统软件的复位花销非常大，这一切都增加了无线网络收取和发送系统软件电气设计的难度系数。有关无线通讯层面的耗能提升将在下一节详尽探讨。

4） 环保节能报文格式分享

除开推送本身认知的信息以外，每一个传感器网络连接点又全是无线路由器，必须为其他连接点分享报文格式。在常见的传感器网络网络空间下，传感器网络连接点接受的绝大多数报文格式（大约有65％）必须发送给其他连接点。一般状况下，传感器网络连接点将绝大多数协议书解决作用交给MCU实行。那样，无论其最后到达站是哪里，每一个接受到的报文格式都是会历经同样的解决流程抵达测算分系统并获得解决，造成 多余的耗能花销。运用智能化无线网络收取和发送系统软件，必须分享的报文格式能够立即在通讯分系统标志和分享，乃至在预估分系统处在休眠状态时也可以正常的工作中。

3 无线通讯的环保节能提升

与单独连接点耗能管理方法相近，在连接点间通信全过程中考虑到环保节能对策一样对增强整体体系的开关电源应用效果有关键功效，并且，使通讯全过程对耗能比较敏感能够将环保节能提升的标准从单独连接点拓展到参加通讯的众多连接点。

1） 调配方式

在传感器网络连接点间的无线网络链接上采用的射频识别技术对无线通讯的卡路里消耗也是有关键危害。调配方式的选用影响了无线网络链接在整体耗能与敏感度、延迟时间等领域的均衡。

调配等级立即危害功率放大电路的耗能，与DVS相近，依据具体要求动态性更改调配等级是节省能源消耗的合理方式。因为无线网络收取和发送电源电路的运行花销很大，因此每一次推送报文格式的尺寸越大越好，那样能够将运行花销分摊到大量的信息上，但将数据信息累积到一定长短再推送对信息交换的延迟时间有影响，必须 在彼此之间开展均衡。

2） 链路层提升

承担不正确检验和矫正的链路层危害报文格式的推送频次，进而危害系统软件功能损耗，尤其是针对与网关节点等长距离通讯来讲。对给出的错误差（Bit Error Rate， BER），不正确操纵体制能够降低推送报文格式耗费的动能，但相对的增多了发布者和接受者的解决耗能。总体来说，链路层技术性在减少耗能中常起的效果是间接性的，好的不正确操纵方式能够减少报文格式重新传输频次，进而节省收取和发送两边的耗能。

上一篇：微型磁传感器的工作原理及主要技术性能介绍

下一篇：【图】微电相位差式扭矩传感器的工作原理