罗一民， 刘振坚， 刘冰， 邱锦波， 庄德玉， 张阳

(1.煤炭科学研究总院， 北京 100013；2.中煤科工集团上海研究院有限公司， 上海 200030；3.天地科技股份有限公司上海分公司， 上海 200030)

0 引言

传统采煤机传感器大多采用有线供电或电池供电方式，煤矿井下环境恶劣，有线供电易发生断线等物理损伤，电池供电可靠性不高且寿命受限[1]。如何克服环境因素对传感器电源造成的影响成为亟需解决的问题[2]。

随着环境能量获取技术与微机电系统的迅速发展，从环境中获得微弱能量为低功耗无线传感器供电成为可能。能量收集是将外部环境能量转换为电能的过程，具有能量来源丰富、环保等优点[3]，在实现低功耗无线传感器的自供电方面具有一定发展潜力。能量收集系统主要包括能量转换器、控制电路等[4]。能量转换器是能量收集的核心部分，主要作用是收集环境能量并将其转换为电能。控制电路分为接口电路和功率控制模块，可以为无线传感器提供稳定的电能[5]。

目前能量收集技术已在非煤行业得到广泛应用，如用于生物医疗的植入式传感器节点供电系统、用于监测系统结构健康的分布式传感器节点供电系统等[6]。许多学者针对能量收集技术在煤矿中的应用进行了探索。张强等[7]提出了一种基于压电振动俘能的自动供电监测系统。燕乐[8]提出了一种基于压电能量收集器的自供电无线传感器网络系统。踪征雪等[9]提出在煤矿无线协作网络中引入能量收集技术，延长网络使用寿命。……