周代勇

（1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400039；2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆 400037）

矿用无线低功耗传感器作为煤矿各监测监控系统感知层的重要组成部分，在保障煤矿安全生产方面具有特殊的作用，能够完全应用于煤矿井下各种恶劣的环境，方便、灵活和低能量等特点特别适合用于煤矿井下环境。但现阶段矿井企业安全监测装备绝大多数产品都是采用在线式供电传感器设备，是因为在线式传感器设备具有能长时间稳定可靠工作的优点，实际使用时却存在着布线成本高，井下布线难度大、线路电能损耗大的问题[1-2]。而无线低功耗传感器却受制于能源供给问题无法大规模地推广应用。若采用矿用电池供电，在恶劣煤矿井下的环境中定期更换矿用电池是无法突出矿用无线低功耗传感器的设计优势，并且更换难度较大[3-5]。传统有线供电方式则失去了无线传感器的灵活性，还大大增加了成本。同时无线传感器网络节点对所需能量的需求量大，无线传感器节点担负着环境参数的采集和无线传输的重要任务，自身功耗较大，所需能量也较大，对于传感器设备有限的能源却变得尤为重要[6-8]。因此，需要研究煤矿井下自供电技术，将煤矿井下的自然资源转换成微能量，满足无线低功耗传感器的就地供电。

通过大量学者对煤矿井下环境能量的特点、转换功率大小进行研究发现，可以利用的井下环境能量主要有噪声能、电磁能、振动能和风能，其中噪声能、电磁能和振动能都存在着持续可靠的缺陷，不适合用于井下的自然资源能量收集[9-10]。……