基于压电材料的双频段混合能量收集天线

针对环境混合能量收集(天线)的小型化设计目标,设计一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电材料的双频段共面波导(CPW)天线。天线的主要辐射单元为矩形铜皮贴纸,两侧对称的L型铜皮贴纸形成共面波导馈电结构,并作为微扰单元改变天线的表面电流分布,实现双频的设计要求。天线设计并制造在PVDF压电薄膜上,由于压电材料本身所具备的压电特性和高介电常数,该天线可同时收集射频与振动2种能量,天线尺寸得到有效减小。实验结果表明:该天线可同时工作在2.4 GHz和5.8 GHz的常用工业、科学与医学(ISM)频段,峰值增益分别为0.77 dB和2.47 dB。

基于混合能量收集的移动边缘计算系统资源分配策略

针对移动终端(mobile terminal, MT)从环境射频源收集能量较少的问题,研究基于混合能量收集的移动边缘计算系统资源分配策略。通过在基站覆盖区域内部署多个磁感应能量快速充电站,当MT从环境射频源收集的能量即将耗尽时,在附近的磁感应能量快速充电站补充能量。MT通过移动边缘计算将计算任务分流到边缘服务器。将资源分配问题建模为优化问题,以最小化MTs总能量消耗为目标,同时满足MT最大计算能力、边缘服务器最大计算资源、任务计算总时延和MT电池能量的约束条件。通过引入量子行为粒子群优化算法,获得次优解。仿真结果表明,与标准粒子群优化算法和相等分配边缘服务器计算资源的方法相比,量子行为粒子群优化算法具有更少的能量消耗。

农用无线传感器节点基于混合能量收集和利用的自供电系统设计

智慧农业的实现基础是能够高效可靠地采集并传输农田环境信息。农业生产环境具有复杂、影响因素多、异质性大等特点,这对传感器节点的适应性及供电系统提出更高的要求。本研究创新性地设计了一种农业环境微能量收集系统。该系统将太阳能、土壤温差能和微型风能混合收集,并利用所设计的一体化发电系统实现对无线传感器网络节点自供电。采用高效的电能管理电路实现了各能量的互补利用,达到了通过对混合环境微能量的高效收集来为无线传感器节点稳定供电的目的。文中针对多种能量收集策略、最大功率点跟踪技术以及阻抗匹配功能实现等问题进行了分析研究,并总结了目前混合能量收集技术的现状及发展趋势。