“事件驱动”机制是无线传感网部署中的重要技术

工欲善其事，必先利其器。在全球化的今天，专利已不仅仅是创新的一种保护手段，它已成为商业战场中的利器。麦姆斯咨询倾情打造MEMS、传感器以及物联网领域的专利运营平台，整合全产业链知识产权资源，积极推动知识产权保护与有效利用。随着能量采集技术和低功耗电子技术的发展，业界提出了多种多样的自供能无线传感节点方案。“事件驱动（event-driven）”机制是无线传感网部署中的重要技术。所谓事件驱动，是指仅在某些特定事件（例如地震、火灾、温度/湿度等达到某一阈值）发生时，传感器才被唤醒进行数据传输工作，在其他时刻则保持低功耗休眠状态。这一机制对于有效利用能源、延长传感网寿命、降低使用成本等有着重要意义。

在很多“事件驱动”的场合，我们只关心监测的物理量是否达到阈值，比如输油管道受到的冲击是否达到了足以破坏其结构的程度。在这样的背景中，持续、精确的加速度数据显然是冗余的，要维持精确的测量需要消耗较多的能源，增加维护难度和成本，而“事件驱动”传感机制则可以压缩信息，节省能源。

以输油管道为例，将“事件驱动”型能量采集器安装在管道上，管道不受到外界作用时，采集器几乎没有任何输出；当外界破坏行为在管道上造成一定程度的振动/冲击时，达到某一预设阈值时，采集器产生的电能即迅速大幅提升，后级电路只需检测到电能积累到一定程度，即可通过射频发射电路发出一个报警信号。这个信号可以非常简单，只需包含受破坏管道的位置信息。在这种工作模式下，传感器和能量采集器融为一体，而电路并不需要处理振动频率、幅度等信息，也不需要为传感器单独提供电源，大大简化了传感节点的构造。直接利用能量采集器实现“事件驱动”的发电行为，则能够在单个器件上同时做到能量采集和传感，形成传感/能量采集一体的新型自供电传感系统。

上图为当外界振动达到或超过预设阈值时，能量采集器的两级振子的振动模式示意图其中，能量采集器包括：用于感应外界振动的第一级振子，以及用于发电的第二级振子。第一级振子自由端上下表面分别固定长方体磁铁和长方体质量块。第二级振子自由端上表面固定长方体磁铁，第二级振子固定端上表面依次粘接下电极、压电薄膜、上电极。振动自感知能量采集器具有驱动阈值，在环境振动幅度低于阈值时不发电，只在环境振动幅度高于阈值时将振动的机械能转化成电能。发出的交流电在能量转换与存储单元中转化为直流电并存储起来。控制电路检测到电能积攒到一定程度时，控制无线发射电路上电并发射报警/提示信号，报告事件的发生。