苏大合作研发了一款面向智慧物联网的模块化无线无源传感节点

发布时间：2023-05-12 10:03:47 所属栏目：动态来源：

导读：该成果研究了一个高度集成的无线无源智能传感节点“智能魔方”，仅有六厘米大小。魔方虽小，功能不少，它采用灵活的模块化、可拆卸结构，可以针对不同应用场景定制和替换功能模块。节点中的三轴压电传感器

该成果研究了一个高度集成的无线无源智能传感节点“智能魔方”，仅有六厘米大小。魔方虽小，功能不少，它采用灵活的模块化、可拆卸结构，可以针对不同应用场景定制和替换功能模块。节点中的三轴压电传感器（TPS）由基于P(VDF-TrFE)纳米纤维薄膜的低频压电传感量（LF-PEG）正交分布组成，作为自供电传感器检测振动加速度、频率和倾斜角度等参数，检测分辨率分别达到0.01g、0.01Hz和2°；升频式压电能量收集器（FUC-PEG）由LF-PEG和基于PZT厚膜的高频压电发电梁（HF-PEG）组成，可将环境中的低频振动能转换为高频电压输出为节点供电，归一化功率密度达到0.5 mW/cm3/g/Hz。

当智能魔方受到外界振动激励时，振动能量收集模块采集振动能发电，中央控制模块采集三轴振动加速度传感信号，先采集一部分数据用于训练深度学习模型，之后便可接收实时数据结合机器学习监测振动的加速度、频率和倾角。然后将采集到的数据经由无线传输至相关的终端电脑来实时地预测电路的状态，从而可以实现状态监测。

iCUPE还可用于极端环境采矿设备运行状态监测，结合数字孪生技术打造可视化数字矿井，能够准确、灵敏地识别矿井泵机的运行状态，及时发现故障并发出预警。总体而言，该智能传感节点无需外部电源、成本低、可持续性高，在环境监测、自动驾驶、智慧工厂、智能家居等领域具有广阔的应用前景。

该成果提出了一种基于压电材料的无线无源智能传感节点iCUPE，在收集环境振动能发电的同时采集和分析噪声信号，与人工智能互联网、机器学习和数字双胞胎等前沿科技融合深化，能够以低成本构建完全自动供电的智慧物联网系统。研究者们希望该工作能够打造出连接万物的“智能魔方”，该研究为开发新型AIIoT节点及促进智能城市、工业制造、自动驾驶等领域的数字化转型与发展提供启示。

（编辑：汽车网）

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