何宏 高艳囡 张志宏

摘 要：针对无线传感网络中网关节点数据传输量大、能耗高，导致其难以长时间工作的问题，基于ZigBee、GPRS、压电电源设计自供电无线传感网络网关节点。首先，采用ZigBee最小系统CC2530和GPRS模块搭建网关节点硬件结构，CC2530模块实现处理、存储接收数据，GPRS模块实现远距离传输数据；其次，采用压电陶瓷片和能量转换芯片LTC3588-1设计压电自供电电源，给网关节点供电。实验证明，压电陶瓷片在固定振动频率下，输出电压为70 V、电流为19 mA；当有1，2道墙阻隔时丢包率分别低于5%、10%。基于压电自供电的无线传感网络网关节点具有无源、丢包率低、可靠性强等特点。

关键词：无线传感网络；LTC3588-1；压电自供电；CC2530

文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2016）09-0067-05

0 引 言

无线传感网络是由大量的微型传感器组成的自组织无线网络，通过节点间的相互协作来感知、采集、处理和传输对象的监测信息[1]，由传感器节点、网关节点以及监测中心组成[2]。传感器节点负责采集数据，经过ZigBee网络把数据传输给网关节点，网关节点再通过基站把数据传输至监测中心。其中，网关节点是ZigBee网络与监测中心之间的数据传输的关键节点，传输数据较多、耗电量较大[3-4]；若网关节点失去作用，ZigBee网络采集的数据将无法上传给用户，整个网络也就会面临瘫痪[5-6]。

为解决上述问题，本文采用低功耗、低成本的ZigBee无线通信模块和GPRS数据传输模块设计网关节点，并根据压电发电原理，设计了压电自供电电源，给网关节点供电。

1 网关节点整体结构设计

网关节点的整体结构设计如图1所示，由处理器模块CC2530、GPRS数据传输模块[7]和压电电源组成。……