無線電力傳輸范文

導(dǎo)語：如何才能寫好一篇無線電力傳輸，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

特斯拉線圈發(fā)明，

無線電力傳輸問世

1891年，科學(xué)家尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla）發(fā)明了一種感應(yīng)線圈，它可以產(chǎn)生非常高的交流電壓。特斯拉就用它實(shí)現(xiàn)了電力的無線傳輸。

特斯拉線圈的原理很簡單，它的核心就是兩個變壓器。經(jīng)過特斯拉的特殊設(shè)計(jì)，它可以生產(chǎn)上億伏的電壓。而上億伏的電壓，已是自然界雷電的電壓水平。

有人說，美國著名科學(xué)家富蘭克林（Benjamin Franklin）“把雷電從天上抓到人間”，其實(shí)用這個說法來形容特斯拉似乎更合適。富蘭克林只是用風(fēng)箏收集到一部分靜電，而特斯拉曾制造出超過1億伏的電壓，非常接近自然界的雷電水平。現(xiàn)在我們做雷電實(shí)驗(yàn)的裝置，核心就是一個特斯拉線圈。

閃電實(shí)驗(yàn)后，特斯拉又逐步認(rèn)識到他的線圈其實(shí)也是一個能量傳輸裝置：初級線圈與次級線圈是可以分開一定距離的。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，1899年特斯拉在他的實(shí)驗(yàn)室利用磁感應(yīng)原理，無線點(diǎn)亮了18米外的電燈泡。

電與磁的交響曲，

無線電力傳輸?shù)谋举|(zhì)與途徑

無線電力傳輸，實(shí)質(zhì)上就是能量的傳輸。電力的本質(zhì)是電子的移動，無線電力傳輸能不能直接傳輸電子呢？這在目前的技術(shù)條件下是不大可行的。因?yàn)殡娮犹焐鷲圩杂桑x開導(dǎo)線后，它的運(yùn)行軌跡就很難控制。并且，相對來說電子的體積和質(zhì)量都太大，向目標(biāo)無線發(fā)射時，發(fā)射源的電壓要極高才行――雷電轉(zhuǎn)移的就是電子，這個過程很暴烈。

現(xiàn)在，能利用的無線電力傳輸技術(shù)，核心原理是電磁感應(yīng)。電磁場沒有體積與質(zhì)量，與空氣等很多物質(zhì)幾乎沒有任何相互作用，卻具有一定的能量，可以不依靠導(dǎo)線而以光速傳播――貌似很有前途。

但電磁場也有一個問題，恰恰是因?yàn)樗鼪]有質(zhì)量，也不帶電荷，它的能量很小，即傳輸功率很低。況且，雖然初級線圈與次級線圈是可以分開的，但電磁場的感應(yīng)強(qiáng)度會隨距離的增大而急劇減小――目前市場上的手機(jī)無線充電器，主要原理就是電磁感應(yīng)，功率都不大，且要求距離非常近才行。

電磁感應(yīng)還有一個神奇的兄弟――電磁波，低頻變化的電磁場平淡無奇，但當(dāng)這種變化達(dá)到一定程度時，電磁波就會猶如一股神秘的力量出現(xiàn)。太陽是一個巨大的磁體，但其磁場的主要影響也僅限于表面幾千米以內(nèi)，而其輻射的光（也是電磁波）則可以將其能量帶到億萬千米以外。月球距太陽約1.5億千米，但其白天的表面溫度高達(dá)120℃以上，就是因?yàn)樘柟獾恼丈洹？梢姡秒姶挪o線傳輸能量是完全可行的。

特斯拉壯志未酬，

偉大夢想重啟風(fēng)帆

無線電力傳輸技術(shù)與一個偉大的夢想相連。特斯拉在無線點(diǎn)亮燈泡的次年（1900年），還產(chǎn)生了一個更大膽的設(shè)想：建造一個發(fā)射機(jī)作為“電源”，以地球高空的電離層作為“放電線圈”，再在其他位置建造一個“電力接收機(jī)”，就能實(shí)現(xiàn)電力的全球無線傳輸，極富想象力！

篇2

關(guān)鍵詞：多點(diǎn)應(yīng)力測試；WIFI；無線傳輸技術(shù)

中圖分類號：U260.331+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

多點(diǎn)應(yīng)力測試系統(tǒng)是針對行星齒輪軸承應(yīng)變測試而設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)行星齒輪傳動過程中相關(guān)應(yīng)力參數(shù)的動態(tài)測試，以掌握齒輪均載性能。系統(tǒng)包括兩個部分：多點(diǎn)應(yīng)力測試部分、上位機(jī)測量顯示軟件系統(tǒng)。其原理是，將應(yīng)變計(jì)粘貼在行星輪齒輪軸承傳動軸測試部位，以獲取齒輪軸承應(yīng)變參數(shù)，經(jīng)過測量電路處理，最終由WIFI模塊傳輸，將軸承應(yīng)變數(shù)據(jù)在上位機(jī)測試系統(tǒng)中實(shí)時地顯示出來。

1 多點(diǎn)應(yīng)力無線測試系統(tǒng)原理及構(gòu)成

多點(diǎn)應(yīng)力無線測試系統(tǒng)將齒輪傳動軸承應(yīng)變計(jì)信號進(jìn)行調(diào)理放大、數(shù)字測量及無線傳輸?shù)矫芊怏w外部。

為了實(shí)現(xiàn)高速度、高分辨率、高精度的應(yīng)變信號測量，在測量電路框架體系設(shè)計(jì)時，對每個測試點(diǎn)采用獨(dú)立測試通道技術(shù)方案，即：對于各路應(yīng)變測試點(diǎn)，設(shè)置完全獨(dú)立而完整的測量電路通道，每個通道實(shí)時地、連續(xù)地、同步地對各自的測試點(diǎn)進(jìn)行測量，然后每個通道的數(shù)字通訊端口組成RS422總線，在上位機(jī)軟件控制下，一問一答式地輸出各通道的當(dāng)前測量信息。

一個獨(dú)立測試通道的功能包括：提供應(yīng)變電橋激勵信號，對電橋輸出信號進(jìn)行調(diào)理、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、測量算法、標(biāo)定、溫漂時漂補(bǔ)償、線性修正、通訊功能等環(huán)節(jié)的處理。獨(dú)立測試通道電路模塊工作原理如圖1所示：

數(shù)字模塊把外部提供給它的9V直流工作電源變換成某個頻率的載波信號，提供給電阻應(yīng)變計(jì)測量電橋作為激勵源，同時將電橋輸出的微弱測量信號進(jìn)行檢波調(diào)理，之后該模擬信號進(jìn)入數(shù)字卷合器變換成數(shù)字信號，該信號在DSP中完成了諸如數(shù)字濾波、線性化、速率控制、坐標(biāo)變換、零點(diǎn)、刻度、同步、補(bǔ)償、均衡等處理過程，最終測量結(jié)果以數(shù)字形式從串行通訊界面送出。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

測試點(diǎn)數(shù)據(jù)采集主要依靠傳感器實(shí)現(xiàn)，它采用金屬電阻應(yīng)變片組成測量橋路，利用金屬電阻絲在張力作用下伸長變細(xì)、電阻增加的原理，即利用金屬電阻隨所受應(yīng)變而變化的效應(yīng)實(shí)現(xiàn)測試點(diǎn)應(yīng)變檢測。把齒輪傳動軸受力變化引起的應(yīng)變片電阻變化反應(yīng)到電壓變化上。

電阻應(yīng)變電橋電路如圖2所示。其輸出電壓：

VO=Vi×（■-■）（1）

平衡時VO＝0；

當(dāng)電橋多個電阻的取值發(fā)生變化時輸出電壓也隨之變化VO=Vi×■。由于電阻變化通常較小，輸出電壓變化量僅幾十毫伏。

信號的放大由儀表放大器AD524實(shí)現(xiàn)。

A/D轉(zhuǎn)換器選用精密的連續(xù)自校準(zhǔn)A/D轉(zhuǎn)換器ADS1100

DSP控制電路中單片機(jī)采用ATmega128。

3 無線通信模塊

無線收發(fā)芯片是無線信號傳輸模塊的主要單元，其研制決定了整個無線信號傳輸模塊的主要參數(shù)。

無線通信模塊的研制需要考慮幾點(diǎn)要素：傳輸速率、載波頻段、調(diào)制方式、功耗、傳輸距離、發(fā)射功率、接收靈敏度、發(fā)射接收頻率穩(wěn)定度、收發(fā)芯片所需的元器件數(shù)量、芯片成本、數(shù)據(jù)傳輸時的糾錯碼研制等。基于以上幾點(diǎn)要素，我們選用Wi-Fi高速短距離無線傳輸技術(shù)。

3.1 無線測試系統(tǒng)的總線通訊效率設(shè)計(jì)

設(shè)測試通道數(shù)為10個。電腦對每一測試通道的理論通訊測試效率計(jì)算如下，通訊波特率設(shè)定為57600bits/S，MCU掃描10個通道一圈所需要的時間為：12+2.75×10=39.5ms；

所以在1秒鐘內(nèi)最多可以把每個組的每個測試點(diǎn)掃描1000/39.5=25次。

4計(jì)算與測試

4.1 放大倍數(shù)計(jì)算

依據(jù)AD524內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知，AD524可組成固定增益為10/100/1000的電路；電路中使用0.1%的精密電阻RG=160Ω控制放大倍數(shù)，其放大倍數(shù)為如下：

GAIN=[■+1]±20%=[■+1]20%=25120%±20%（2）

可以實(shí)現(xiàn)對0-20mV到0-5V的信號放大功能。

4.2 ADS1100轉(zhuǎn)換精度計(jì)算

輸出碼可由以下表達(dá)式計(jì)算出：

輸出碼=-1×最小碼×PGA×■（3）

設(shè)最大顯示提供1200kN的測量，設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換速率16次/秒，可以提供15位的數(shù)據(jù)輸出，最大碼為16383，能夠提供的分辨率為：

■=0.036KN （4）

達(dá)到0.05kN分辨率的指標(biāo)要求。

5 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是采用模塊式進(jìn)行的。由數(shù)據(jù)采集，線性校正，尺度轉(zhuǎn)換和RS422通信等幾部分組成。各部分由單片機(jī)程序協(xié)調(diào)工作。通信協(xié)議為RS422通訊協(xié)議。

6 系統(tǒng)性能測試

輸入轉(zhuǎn)速為410r/min，齒輪輸出轉(zhuǎn)速為21r/min，載荷為2.5kw，上位機(jī)每隔五分鐘對10通道的實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，測試數(shù)據(jù)如表1所示。

經(jīng)過對數(shù)據(jù)的分析可知，信號再現(xiàn)精度滿足0.8%的要求，可以實(shí)現(xiàn)對齒輪傳動軸的應(yīng)變動態(tài)測試。

結(jié)語

基于無線傳輸?shù)亩帱c(diǎn)應(yīng)力測試系統(tǒng)研究, 可以有效的解決行星齒輪傳動過程中相關(guān)應(yīng)力參數(shù)的動態(tài)測試，并克服齒輪特殊結(jié)構(gòu)的限制，有效避免信號傳輸過程中的干擾影響，提高了齒輪傳動軸運(yùn)轉(zhuǎn)過程中均載的可控性。本系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于船舶等大型機(jī)械的齒輪軸承均載性能測試過程。

參考文獻(xiàn)

[1]趙家貴.新編傳感器電路研制手冊[M].北京：中國計(jì)量出版社出版，2002（01）.

[2]張國雄.測控電路[M].天津:天津大學(xué)出版社，2006（07）.

篇3

特斯拉構(gòu)想

100年前，交流電的發(fā)明者美國人尼古拉?特斯拉從閃電中獲得靈感，設(shè)計(jì)了“特斯拉線圈”，這是一種分布參數(shù)高頻共振變壓器，可以輕松獲得上百萬伏的高頻電壓。游戲《紅色警戒》系列里面的電磁塔（特斯拉塔）就是根據(jù)特斯拉線圈設(shè)計(jì)的。

后來，特斯拉發(fā)明了所謂的“放大發(fā)射機(jī)”，現(xiàn)在稱之為大功率高頻傳輸線共振變壓器，用于無線輸電試驗(yàn)。特斯拉的無線輸電技術(shù)神乎其技。特斯拉把地球作為內(nèi)導(dǎo)體，地球電離層作為外導(dǎo)體，通過他的放大發(fā)射機(jī)，使用這種放大發(fā)射機(jī)特有的徑向電磁波振蕩模式，在地球與電離層之間建立起大約8赫茲的低頻共振，利用環(huán)繞地球的表面電磁波來傳輸能量。這一系統(tǒng)與現(xiàn)代無線電廣播的能量發(fā)射機(jī)制不同，而與交流電力網(wǎng)中的交流發(fā)電機(jī)與輸電線的關(guān)系類似，當(dāng)沒有電力接收端的時候，發(fā)射機(jī)只與天地諧振腔交換無功能量，整個系統(tǒng)只有很少的有功損耗，而如果是一般的無線電廣播，發(fā)射的能量則全部在空間中損耗掉了。

無線充電的發(fā)展

在石油資源日漸枯竭的今天，無線電能傳輸對于新能源的開發(fā)和利用、解決未來能源短缺問題有著重要的意義，因此許多國家都沒有放棄這方面的研究。1968年，美國工程師Peter Glaser提出了空間太陽能發(fā)電(Space Solar Power，SSP)的概念，其構(gòu)想是在地球外層空間建立太陽能發(fā)電基地，通過微波將電能傳輸回地球，并通過整流天線把微波轉(zhuǎn)換成電能（如圖）。1979年，美國航空航天局NASA和美國能源部聯(lián)合提出太陽能計(jì)劃――建立太陽能衛(wèi)星基準(zhǔn)系統(tǒng)。歐盟則在非洲的留尼汪島建造了一座10萬千瓦的實(shí)驗(yàn)型微波輸電裝置，已于2003年向當(dāng)?shù)卮迩f送電。野心勃勃的日本擬于2020年建造試驗(yàn)型太空太陽能發(fā)電站SPS2000，2050年進(jìn)入規(guī)模運(yùn)行。

香港城市大學(xué)的許樹源教授早在幾年前就曾經(jīng)成功研制出一種無線電池充電平臺，可將數(shù)個電子產(chǎn)品放在一個充電平臺上，透過低頻電磁場充電，充電時間與傳統(tǒng)充電器無異，技術(shù)實(shí)現(xiàn)也不深奧。這種無線電池充電平臺利用的就是變壓器原理――變化的磁場中閉合的金屬線圈會產(chǎn)生電流。而英國SplashPower公司2005年初上市的無線充電器Splash pads，就是變壓器原理商業(yè)化的無線充電產(chǎn)品。

在2011年日本最大的無線通訊展（Wireless Japan 2011）上，研究人員展示了一款二維通訊設(shè)備。當(dāng)用戶將電子設(shè)備放在平板上時，系統(tǒng)會在設(shè)備所放位置的特定領(lǐng)域聚集電磁波，而不是在整塊平板上均衡地發(fā)散。如此一來，只有設(shè)備放置處的導(dǎo)電膜片（conductive sheet）才會收到電磁波。這種方法不僅可以集中傳輸電力，還能提高節(jié)能效率，這樣絕大部分的能源就被節(jié)省下來了。

無線電能傳輸有電磁感應(yīng)、電磁共振和微波三種基本方式，這三種技術(shù)分別適用于近程、中短程與遠(yuǎn)程電力傳送。其中電磁感應(yīng)是將線圈中的電流直接以電磁波形式進(jìn)行1cm以下的近距離收發(fā)，收發(fā)設(shè)備需要有較高的識別能力，由于電磁波是向四面八方輻射而大量散失，因此效率較低，通常它只適合相互“貼著”的小功率電子產(chǎn)品。電磁共振方式是利用電磁波通過線圈產(chǎn)生同頻率的磁場共振實(shí)現(xiàn)無線供電，磁場的強(qiáng)弱決定了它的傳輸距離和效率，它可以實(shí)現(xiàn)10m左右距離的室內(nèi)供電。微波方式是將電力以微波或激光形式發(fā)射到遠(yuǎn)程的接收設(shè)備，然后通過整流、調(diào)制等處理后使用。幾種技術(shù)各有特點(diǎn)，近來電磁感應(yīng)和電磁共振技術(shù)取得了突破，更適合日常應(yīng)用。

無線充電的未來

由線圈旋轉(zhuǎn)切割磁場產(chǎn)生的電流，兩個設(shè)備中分別使用了一個具備振蕩電路特性的線圈組成一對收發(fā)天線，讓其中一個天線發(fā)送能量，另一個天線則接收能量。當(dāng)向其中的發(fā)送線圈加載數(shù)兆赫茲的交流電場之后，其天線周圍產(chǎn)生磁場，通過相同頻率共振向處于一定距離之外的另一根天線傳輸電力，從而實(shí)現(xiàn)無線電力傳輸。英特爾西雅圖實(shí)驗(yàn)室就試制出了這樣的磁場耦合共振電力收發(fā)器，可以在2米距離內(nèi)無線給60W燈泡提供電力。英特爾首席技術(shù)官Justin Rattner表示，未來可以將無線充電裝置安裝在辦公桌內(nèi)部，只要將筆記本、手機(jī)等放在桌上就能夠立即供電。筆者認(rèn)為這才是無線充電技術(shù)的未來。

無論是電磁感應(yīng)，還是電磁共振技術(shù)，效率都和產(chǎn)生磁場的線圈大小有關(guān)。如果要將它內(nèi)置到充電裝置和筆記本、手機(jī)等便攜設(shè)備中，就必須精簡線圈尺寸，發(fā)送和接收效率自然也會隨之下降，因此需要更先進(jìn)的控制芯片以及收發(fā)電路設(shè)計(jì)使無線電能的傳輸效率提升到75%以上，從而讓無線供電的效率更高，充電時間更短。

不過距離也是無線電力傳輸?shù)囊淮笳系K，距離越遠(yuǎn)損耗越大，接收端能感應(yīng)到的電能也就越少。然而在通常情況下，當(dāng)接收端天線的固有頻率與發(fā)射端的磁場頻率一致時，就會產(chǎn)生共振，此時磁場耦合強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，無線電力的傳輸效率大幅度提高。不過，這種電磁場的頻率可能對設(shè)備內(nèi)部的其他部件造成干擾。

在未來，我們可以將無線充電裝置放在辦公室、旅館和機(jī)場的頂部，只要身處發(fā)射共振有效工作距離之內(nèi)，就能立即為筆記本、手機(jī)無線充電，就像現(xiàn)在已經(jīng)十分普及的WiFi無線上網(wǎng)一樣簡單。人們不再需要隨身攜帶充電器，不再為各種不匹配的接口而發(fā)愁，也不必為延長待機(jī)時間而使用笨重的電池了。也可以在自家的墻上安裝一個電力發(fā)射器，這樣所有的家用電器也可以實(shí)現(xiàn)無線充電。

篇4

關(guān)鍵詞 無線網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)傳輸；無線供電

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）041-082-01

現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展正在逐步推動著人們的生活和工作向智能化方法發(fā)展，這種智能化不僅要求人們可以通過便捷的網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)獲得高效、安全、簡便的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，還希望能夠通過無線系統(tǒng)為網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備提供電力支持，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)使用的可持續(xù)性。

1 無線網(wǎng)絡(luò)及無線充電技術(shù)概述

傳統(tǒng)的局域網(wǎng)絡(luò)通常是由有線電纜連接組建的，這種組建方式下的數(shù)據(jù)傳輸速率較快，基本可以滿足人們的使用需求。但是隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求的轉(zhuǎn)變，這種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)開始變得不適宜使用需求，具體表現(xiàn)為：網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時檢查難度大；網(wǎng)絡(luò)布局復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)靈活快速的組網(wǎng)。為解決這個問題，基于無線通信技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)得到了充分的發(fā)展。目前使用較為廣泛的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)有Wi-Fi技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)等等。綜合來看，Wi-Fi技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍較大，可支持的傳輸速率相對較高，網(wǎng)絡(luò)接入更加便捷安全，非常具有實(shí)用價值。

傳統(tǒng)的設(shè)備供電是通過金屬導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)的，但是在這種供電過程中容易因摩擦、電氣接觸等原因影響電氣設(shè)備的安全性能，且供電范圍具有非常大的局限性。而無線通電技術(shù)則消除了傳統(tǒng)充電技術(shù)中存在的諸多問題，提升了為設(shè)備供電的靈活性。常用的無線充電方式有電磁感應(yīng)式、電磁共振式以及電磁輻射式三種，在具體使用時需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求適當(dāng)選取。

將無線數(shù)據(jù)傳輸與無線供電技術(shù)進(jìn)行結(jié)合可以大大增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信的靈活性和安全性，降低網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用過程中維護(hù)成本，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境向智能化方向發(fā)展。

2 無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸及無線供電方案設(shè)計(jì)

電磁共振充電技術(shù)具有較高的電能傳輸效率且?guī)缀醪粫θ梭w產(chǎn)生影響，是一種非常具有發(fā)展前景的無線充電技術(shù)。若配合使用Wi-Fi技術(shù)組件無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)較好的網(wǎng)絡(luò)使用效果。

整個系統(tǒng)以無線數(shù)據(jù)傳輸中轉(zhuǎn)站為核心，每個無線設(shè)備終端的數(shù)據(jù)傳輸、下載以及無線充電等功能均通過該中轉(zhuǎn)站完成，中轉(zhuǎn)站提供了數(shù)據(jù)接口，利用該接口可以將無操作系統(tǒng)的設(shè)備如打印機(jī)等接入到無線網(wǎng)絡(luò)中。特別是為了實(shí)現(xiàn)無線充電，設(shè)備終端與中轉(zhuǎn)站內(nèi)均配備了天線，該天線的作用為產(chǎn)生相同頻率的電磁信號。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸及無線供電結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由圖1可以看出，系統(tǒng)分為中轉(zhuǎn)站和用戶端兩部分，其中每一部分中均包含無線數(shù)據(jù)傳輸模塊和無線供電模塊。但是位于中轉(zhuǎn)站中的無線供電模塊為無線電力發(fā)送模塊，負(fù)責(zé)向用戶終端進(jìn)行無線供電，而位于用戶端的無線供電模塊為無線電力接收模塊，負(fù)責(zé)接收無線方式下的電能。由于數(shù)據(jù)傳輸存在上傳和下載兩種功能，故在無線數(shù)據(jù)傳輸模塊方面兩部分是相同的，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

若結(jié)合使用ZigBee技術(shù)和RFID技術(shù)等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和設(shè)備管理可以進(jìn)一步提升無線網(wǎng)絡(luò)的使用效率，增強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂煽匦裕阌趯W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行維護(hù)或升級。

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸流程圖如圖2所示。

當(dāng)終端需要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時，設(shè)備的無線通信功能應(yīng)處于開啟狀態(tài)，首先終端連接中轉(zhuǎn)站進(jìn)行身份驗(yàn)證。通過身份驗(yàn)證的設(shè)備被允許使用該無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。然后中轉(zhuǎn)站會對設(shè)備進(jìn)行電力支持問詢，檢查終端設(shè)備是否需要使用無線供電技術(shù)。對于不需要使用電力的設(shè)備如U盤、移動硬盤等，該問詢可以根據(jù)設(shè)備屬性直接跳過，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸或提取等操作。對于需要使用電力的設(shè)備如手機(jī)等，該問詢過程需要獲得終端的應(yīng)答后確定下一執(zhí)行步驟。若終端設(shè)備需要使用無線供電則中轉(zhuǎn)站將電能轉(zhuǎn)化為電力信號通過天線等向周圍環(huán)境發(fā)射，終端設(shè)備接收到無線電力信號后向中轉(zhuǎn)站發(fā)送確認(rèn)信號，兩者之間建立起供電連接，之后進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

這種無線數(shù)據(jù)傳輸和無線供電技術(shù)的主要應(yīng)用場合和領(lǐng)域有以下幾個方面。

1）公用場所。數(shù)據(jù)顯示，手持設(shè)備已經(jīng)成為我國數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕獊碓粗弧Ｔ诠矆鏊校瑐鹘y(tǒng)的有線數(shù)據(jù)傳輸方式無法滿足應(yīng)用要求，且手持設(shè)備在長時間使用后容易沒電。應(yīng)用無線數(shù)據(jù)傳輸及電力供應(yīng)技術(shù)可以增強(qiáng)用戶在公共場所的網(wǎng)絡(luò)接入便捷性，提升用戶的使用體驗(yàn)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的交互性，還能夠避免因斷電造成的數(shù)據(jù)傳輸中斷等現(xiàn)象的發(fā)生。

2）家庭。家庭中插座的位置和數(shù)量有限，若所有用電設(shè)備均使用有線充電的方式進(jìn)行充電，則設(shè)備使用靈活度就受到了嚴(yán)重影響，而電磁共振充電技術(shù)則很好的解決了這一問題。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)在家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的普及速度非常迅速，可以有效提升家庭用戶的額使用體驗(yàn)，方便用戶通過手持設(shè)備接入到無線網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。若能夠配合使用ZigBee等技術(shù)將手持設(shè)備與家用電器組成網(wǎng)絡(luò)，可以很好的實(shí)現(xiàn)對家用電器的控制和管理，促進(jìn)家庭生活向智能化和便捷化方向發(fā)展。

4 總結(jié)

基于無線通信技術(shù)和無線充電技術(shù)的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸和無線供電具有較好的使用性能和應(yīng)用優(yōu)勢，可以通過較為便捷的方式提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩哂蟹浅Ｃ骼实膽?yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]李康.小型局域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸及無線供電方案[J].廣東通信技術(shù)，2012（7）.

篇5

至今仍然有人對此深信不疑：1943 年秋 ，7 個巨大的“特斯拉線圈”向停泊在費(fèi)城的中型驅(qū)逐艦艾爾德里奇號（DE －173）定向發(fā)送了強(qiáng)大的電能，并且在10 分鐘之后使它得以瞬間消失。有人說，那7 個也被人稱為“磁暴線圈”的裝置所發(fā)出的能量足以支持所謂的“空間跳躍”，它們正是美國軍方按照愛因斯坦相對論的理論計(jì)算結(jié)果來設(shè)置的。

在傳說中，這場“費(fèi)城試驗(yàn)”以失敗告終。當(dāng)驅(qū)逐艦在百慕大被人們重新發(fā)現(xiàn)時，它的船員們不是身首異處就是深深陷入船體結(jié)構(gòu)被物化為船的一部分。于是，能爆發(fā)出恐怖而龐大能量的“特斯拉線圈”隨著“費(fèi)城試驗(yàn)”一起在科幻作家的腦海里啟航。作為一種高能量瞬間殺傷武器，它在電影、小說、漫畫和游戲中被大肆布設(shè)。這場面幾乎要使人們遺忘“交流電之父”尼古拉• 特斯拉設(shè)計(jì)它的初衷――用作無線輸電部件。

750 萬千瓦級的定向輸能

1901 年，一座29 米的高塔構(gòu)成了紐約長島的地標(biāo)。這座被稱為華登克里夫塔的電力發(fā)射塔像一朵插入天空的鋼鐵大蘑菇，雖然高度不及艾菲爾鐵塔的十分之一，然而隱藏了設(shè)計(jì)者特斯拉巨大的野心。當(dāng)時，他設(shè)想在7 年內(nèi)完成方圓50 千米內(nèi)的750 萬千瓦無線輸電工程，繼而實(shí)施一項(xiàng)面向全球的無線輸電計(jì)劃。特斯拉設(shè)想采用高頻、高壓、低電流的交流電，再經(jīng)由空氣作為傳送媒介來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的輸電。

如果特斯拉的計(jì)劃最終得以實(shí)現(xiàn)，那么今天的世界會是什么樣？遍布城市和鄉(xiāng)村的高壓電纜將不復(fù)存在；甚至，所有人家里都不再需要那些粗粗細(xì)細(xì)的電線；世界各地的大小家電都能隨時隨地享用無線電塔送來的電能；唯一麻煩的是收取電費(fèi)，因?yàn)闊o線輸電讓偷電變得更無影無形。如果管控不力，也許就像今天的在線下載一樣，每個人都使用電力，但拒絕付費(fèi)。在這樣的邏輯下，電器行業(yè)的制造商可能要為每個電器都預(yù)留一個電卡插槽，或者，有償供電的最終出路就是讓電費(fèi)成為一項(xiàng)人頭稅；今后的戰(zhàn)爭將不再以爭奪各種“化石燃料”為主，各國政府將在電稅的收繳權(quán)方面展開殊死的競爭。核大國的地位將由掌握無線輸電技術(shù)的幾個國家所代替。那時的世界大戰(zhàn)恐怕根本不需要核彈――橫掃幾千萬平方千米的電弧足以瞬間殺滅各種生命體，比核彈更加高效地消滅人類，讓之后來地球考古的外星人以為這里曾經(jīng)居住的是一種焦糊狀生命體。雖然實(shí)際上，特斯拉之所以研究無線輸電，原本只是希望每個人都能用上便宜甚至免費(fèi)的電能。

特斯拉的全球輸電設(shè)想建立在充分利用電離層作為介質(zhì)的基礎(chǔ)上。舉例來說，如果將低音炮開到太大聲，產(chǎn)生的共振會隔空振碎玻璃杯。只要聲音的頻率碰巧跟杯子振動的頻率一樣，就能定向傳播能量，杯子會碎是因?yàn)槭┘拥哪芰砍^了儲能限度。

然而，電離層沒有特斯拉想象的那么管用。事實(shí)上，無線傳輸至今難以輸送大量的能量。

從兩千萬米到兩米

2007 年，距離無線定向輸電的最初設(shè)想已經(jīng)過去了一個多世紀(jì)。麻省理工的科學(xué)家們盡其所能地學(xué)習(xí)了特斯拉。在沒有任何電線連接的情況下，他們將電流定向傳送到兩米以外，并且成功點(diǎn)亮了一只60 瓦的燈泡。他們選擇了兩個直徑60 厘米的“特斯拉線圈”，一個接在電源上作為送電方，另一個連接一個燈泡作為受電方，置于兩米外。當(dāng)電源接通送電方，兩個線圈都開始了以10 兆赫茲的高頻率電磁振動。瞬時產(chǎn)生的電磁場，足以使得送電方發(fā)出的電振傳送到受電方。雖未相連，兩個線圈完成隔空供電，最終點(diǎn)亮這只60 瓦的燈泡。這項(xiàng)成果很快出現(xiàn)在了美國的《科學(xué)》雜志上。電力工程學(xué)界甚至將其視為一項(xiàng)重大的突破。同樣在進(jìn)行著無線電力傳輸?shù)挠⑻貭柟镜氖紫夹g(shù)官賈斯汀• 賴特評論說：“麻省理工的試驗(yàn)將能量傳輸了兩米，其中的損失只有10％，這已經(jīng)是現(xiàn)在最有效率的無線電能傳輸了。”

與麻省理工區(qū)區(qū)兩米的成績相比，當(dāng)年特斯拉對輸送距離的期望是2000 萬米。對此，中科院電工研究所所長孔力直接指出了實(shí)現(xiàn)無線輸電的障礙：“電磁波在自由空間傳輸，能量不太容易集中，所以它的定向性事實(shí)上很差，而且能量衰竭得很快。”

在實(shí)際運(yùn)用中，目前的無線輸電只不過能稍稍給小型家電充電而已。真正推出過無線輸電設(shè)備的英國Splashpower 公司，至今僅僅過一個貌似鼠標(biāo)墊的無線充電器。它可以給放置在上面的手機(jī)等小型家電補(bǔ)充電能，然而它雖然“無線”但是無法“隔空”。一旦把手機(jī)提起，電能就無法正常傳送。美國杜克大學(xué)的研究員曾嘗試用無線技術(shù)解決為機(jī)器人供電的問題，但結(jié)果是一個鉛筆盒大小的機(jī)器人必須被限定在一個很小的范圍里活動。一旦越界，機(jī)器人就變成“植物人”了。

上天入地的電能

誕生于電氣革命年代的特斯拉對世界的想象甚為美好。他所不斷宣揚(yáng)的“無線輸電實(shí)現(xiàn)免費(fèi)供電”最終激怒了擁有項(xiàng)目51％股份的贊助商摩根大通，并且最終把特斯拉從華登克里夫塔放逐，導(dǎo)致無線輸電計(jì)劃的流產(chǎn)。失去了特斯拉的華登克里夫塔不久即被找借口拆除，而特斯拉本人則直到1943年逝世才被恢復(fù)名譽(yù)。然而人們并沒有放棄對于無線傳輸?shù)难芯俊Ｓ泻檬抡邆餮裕难芯抠Y料在死后立刻被FBI 接管，并被設(shè)為“頂級機(jī)密”。20 世紀(jì)70 年代，NASA 和美國能源部曾考慮建設(shè)一個功率1000 萬千瓦的宇宙太陽能發(fā)電站，通過微波向地球輸電。該項(xiàng)目據(jù)說由于太不經(jīng)濟(jì)而未曾實(shí)施。此外，NASA 還在嘗試從地球通過激光束給飛行器供電。“無線電力傳輸技術(shù)本身確實(shí)適用于比如衛(wèi)星之間、人造飛行器之間的能量傳輸?shù)忍囟▓龊稀！笨琢Υ私忉屨f。

篇6

Abstract： The paper describes a set of antennas for wireless power transfer using strongly coupled magnetic resonances. The antennas works at the resonant frequency of 19.4MHz. At resonant frequency's the efficiency of power transfer is very high and more than 70% power can be transferred from a transmitting antenna to a receiving antenna at the air gaps of 3.6 times the radius of the antenna. And that proves the strongly coupled magnetic resonances has a further transmission distance and higher transmission efficiency.

P鍵詞：磁耦合；無線能量傳輸；螺旋天線

Key words： magnetic coupled；wireless power transfer；spiral antenna

中圖分類號：TM724 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）07-0139-02

0 引言

磁耦合共振式無線能量傳輸技術(shù)是近來一種新興的無線能量傳輸技術(shù)，自2006年被首次提出以來，得到了迅速發(fā)展，并在無線能量傳輸領(lǐng)域引起了巨大反響，預(yù)計(jì)2019年全球無線充電模塊銷量將達(dá)到9.23億元[1]。

目前傳輸距離和傳輸效率一直是制約其商用發(fā)展的主要問題[2]。本文介紹了一種用于無線能量傳輸?shù)氖瞻l(fā)天線，在3.6倍于天線半徑的距離時，傳輸效率可達(dá)70%以上。

1 天線設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果

1.1 天線設(shè)計(jì)

磁耦合共振式無線能量傳輸技術(shù)，是利用兩個具有相同諧振頻率的線圈，在相距一定的距離時，由于磁場耦合產(chǎn)生共振，進(jìn)行能量傳遞[3][4]。一般來說，兩個具有一定距離的LC諧振線圈，相互之間是弱耦合，但若兩者具有相同的諧振頻率，則會產(chǎn)生電磁共振，構(gòu)成一個電磁共振系統(tǒng)，如果某一端連接電源不斷為該共振系統(tǒng)提供能量，而另一方消耗能量，即實(shí)現(xiàn)了能量的傳輸。

磁耦合共振系統(tǒng)等效電路如圖1所示[5]，C為電容，L為自感，由系統(tǒng)的分布參數(shù)決定，互感Lm代表了耦合系數(shù)，傳輸系數(shù)S21如式（1）所示，Z0為特性阻抗，w為系統(tǒng)工作的角頻率。由方程（2）解得兩個諧振頻點(diǎn)，如式（3）、式（4）所示，km為系統(tǒng)的耦合系數(shù)，如式（5）。

磁耦合共振式無線能量傳輸不同于微波輻射能量傳輸，主要通過收發(fā)天線間的磁場耦合傳輸能量[6][7]，因此，天線是無線能量傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，決定傳輸?shù)木嚯x和能量傳輸?shù)男蔥8][9]。本文所述磁耦合共振式無線能量傳輸收發(fā)天線如圖2所示，發(fā)射天線由一個源線圈A與一個螺旋線圈B組成，接收天線由一個負(fù)載線圈D和一個螺旋線圈C組成，其中螺旋線圈B、C串聯(lián)一電容，使其工作于所需諧振頻點(diǎn)。工作時，能量由發(fā)射源線圈A耦合到發(fā)射螺旋線圈B，通過線圈B與接收螺旋線圈C之間的強(qiáng)耦合，將能量傳輸?shù)浇邮站€圈C，再由C耦合至負(fù)載線圈D，最終供給負(fù)載工作。

1.2 仿真結(jié)果

本設(shè)計(jì)選用半徑為1.5mm的銅線，線圈A與負(fù)載線圈D半徑為15mm，螺旋線圈B和C半徑為25mm，螺旋間距為1mm，螺旋諧振線圈串聯(lián)一個150pF的電容。

通過使用Ansoft HFSS13對系統(tǒng)進(jìn)行了仿真[10]，仿真結(jié)果如圖3-圖8所示。由圖3-圖4知，當(dāng)收發(fā)天線相距60mm和70mm，天線諧振于兩個頻率，即驗(yàn)證了公式（3）、（4）。如圖5-圖8所示，收發(fā)天線相距85mm時，系統(tǒng)諧振于19.4MHz，S21約為-1.395dB，計(jì)算其傳輸效率為72.5%；相距90mm時，系統(tǒng)諧振于19.4MHz，S21約為-1.52dB，計(jì)算其傳輸效率為70.5%；相距100mm時，系統(tǒng)諧振于19.4MHz，S21約為-2.25dB計(jì)算其傳輸效率為59.6%；相距110mm時，系統(tǒng)諧振于19.4MHz，S21約為-3.38dB，計(jì)算其傳輸效率為45.9%。仿真結(jié)果表明，隨著距離的增大，兩個諧振頻率合為單個工作頻率，且傳輸效率先增大后減小。

2 結(jié)論

本文介紹了一種用于強(qiáng)磁耦合的無線能量傳輸天線，通過對收發(fā)天線系統(tǒng)仿真可知，該收發(fā)天線在3.6倍于天線半徑的距離（90mm）時，具有70%以上的傳輸效率，在4倍于天線半徑的距離（100mm）時，具有約60%的傳輸效率，證明了磁耦合共振式無線能量傳輸具有較遠(yuǎn)的傳輸距離及較高的傳輸效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳騫.國外無線電力傳輸技術(shù)進(jìn)展[J].上海信息化，2014（1）.

[2]張寶群，李香龍.電動汽車非接觸式充電研究概況及實(shí)用化分析[J].電子測量技術(shù)，2012（03）.

[3]黃學(xué)良，吉青晶，譚林林.磁耦合諧振式無線電能傳輸系統(tǒng)串并式模型研究[J].電工技術(shù)學(xué)報，2013（03）.

[4]羅斌，生茂棠，吳仕闖.磁諧振耦合式單中繼線圈無線功率接力傳輸系統(tǒng)的建模與分析[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2013（21）.

[5]TAKEHIRO IMURA， et al."Basic Experimental Study on Helical Antennas of Wireless Power Transfer for Electric Vehicles by using Magnetic Resonant Couplings”[J].IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference， 2009 Sept. 7.

[6]于春來，朱春波，毛銀花.諧振式無線能量傳輸系統(tǒng)驅(qū)動源[J].電工技術(shù)學(xué)報，2011（S1）.

[7]黃輝，黃學(xué)良，譚林林.基于磁場諧振耦合的無線電力傳輸發(fā)射及接收裝置的研究.電工電能新技術(shù)，2011（1）.

[8]李陽，楊慶新，陳海燕.無線電能傳輸系統(tǒng)中影響傳輸功率和效率的因素分析[J].電工電能新技術(shù)，2012（03）.

篇7

關(guān)鍵詞：無線抄表　電力系統(tǒng)　無線組網(wǎng)

中圖分類號：TM764 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2012）11-0061-01

1、電力抄表系統(tǒng)概述

目前，我國電力系統(tǒng)抄表方式主要有三種：（1）人工抄表方式，這種抄表方法存在很多管理弊端和安全隱患：抄表數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性沒有保證；居民區(qū)電纜布線復(fù)雜，存在斷線和短路等問題，存在嚴(yán)重的人員安全隱患[1]。（2）預(yù)付費(fèi)抄表方式，用戶需要到電力部門購買電力付費(fèi)卡，將金額充入磁卡預(yù)繳電費(fèi)，當(dāng)電力余額即將用盡時，測量表裝置給用戶發(fā)出余額不足的警告，該方式給居民造成了很大的不便，而且經(jīng)常出現(xiàn)斷電的情況，不夠人性化。（3）通過專用通信線路自動獲取遠(yuǎn)程用戶儀表數(shù)據(jù)的方式，由于我國不同區(qū)域基礎(chǔ)電網(wǎng)構(gòu)建區(qū)別很大，而且存在線路老化等問題，該方式只能在小范圍運(yùn)行，不適合推廣。

隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，居民用電量急劇增加，電能表抄表量大幅升高，用電的管理成本及管理復(fù)雜度越來越高，傳統(tǒng)的抄表方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前需求，隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的逐步開展，電力抄表技術(shù)向著智能化、遠(yuǎn)程化的方向發(fā)展，無線通信技術(shù)的特點(diǎn)符合現(xiàn)代抄表的技術(shù)要求，電力無線抄表系統(tǒng)的研究和應(yīng)用必將給用戶帶來極大地便利并推動電網(wǎng)的智能化發(fā)展。

2、電力無線抄表系統(tǒng)

電力無線抄表系統(tǒng)是利用嵌入式系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自動讀取并處理用戶儀表數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳到電力系統(tǒng)處理中心進(jìn)行綜合處理的系統(tǒng)[2]。

2.1　電力無線抄表中的無線組網(wǎng)技術(shù)

電力無線抄表系統(tǒng)中采集終端采集到的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)集中器之間交互需要通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸及組網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。電力無線抄表系統(tǒng)中常用的無線組網(wǎng)方式有ZigBee技術(shù)和微功率無線自組網(wǎng)模式。

ZigBee技術(shù)應(yīng)用于短距離范圍內(nèi)低速率數(shù)據(jù)傳輸模式下的無線電子設(shè)備通信，是一種非常可靠地?zé)o線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，其數(shù)傳模塊與移動網(wǎng)絡(luò)基站類似，適用于數(shù)據(jù)傳輸量不大、速率要求不高、成本較低、功耗較小的場合。ZigBee技術(shù)適用于無線抄表的主要特點(diǎn)有：（1）系統(tǒng)成本低，ZigBee使用工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療頻段，該頻段可以自由使用，降低了應(yīng)用成本；ZigBee協(xié)議教簡單，可以在存儲能力和計(jì)算能力有限的MCU上運(yùn)行，成本不高。（2）系統(tǒng)功耗低，ZigBee采用睡眠喚醒機(jī)制，大部分時間處于低功耗狀態(tài)，工作狀態(tài)下功耗也為1-3mw。系統(tǒng)可以再不工作時進(jìn)入休眠狀態(tài)，降低功耗。（3）數(shù)據(jù)傳輸率低，僅10kb/s-250kb/s，專注于低傳輸應(yīng)用，可以滿足抄表系統(tǒng)對儀表數(shù)據(jù)的采集需求。（4）數(shù)據(jù)傳輸安全性高，ZigBee采用AES-128加密算法加密數(shù)據(jù)的傳輸，保證數(shù)據(jù)的可靠性，可以滿足抄表系統(tǒng)對數(shù)據(jù)加密的需求。（5）網(wǎng)絡(luò)容量大，ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可以支持65000個節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間可實(shí)現(xiàn)多跳傳輸。（6）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活，ZigBee支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，組網(wǎng)方式靈活。

微功率無線自組網(wǎng)模式，無線自組網(wǎng)是一種多跳頻率的臨時性自治系統(tǒng)，由一簇帶有無線射頻收發(fā)裝置的移動終端節(jié)點(diǎn)組成，可以隨時隨地快速組建一個通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中各終端可自由移動且地位平等。微功率無線組網(wǎng)技術(shù)融合了先進(jìn)的自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無需中央控制，其主要特點(diǎn)有：自適應(yīng)、自組織、自路由、自恢復(fù)、自愈合。

2.2　數(shù)據(jù)傳輸方式

采集到的電力數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)集中器無線傳到數(shù)據(jù)管理中心的方式有：GSM、GPRS、3G等。GSM即全球移動通信系統(tǒng)，是第二代無線數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，通常使用的頻率有900Hz、1800Hz、1900Hz，GSM移動系統(tǒng)提供語音、傳真、短信等業(yè)務(wù)，其中短信功能成本低、可靠性高，適合于無線傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用。GPRS是在GSM系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的業(yè)務(wù)，采用了分組交換技術(shù)，不需要專有信道，提高了無線網(wǎng)絡(luò)利用率，具有傳輸速度快和入網(wǎng)快的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)與internet的無縫連接。3G是以CDMA技術(shù)為基礎(chǔ)的新一代移動通信技術(shù)，3G系統(tǒng)采用無線寬帶傳輸技術(shù)、復(fù)雜的編譯碼和調(diào)制解調(diào)算法、多址干擾對消等技術(shù)，能夠提供更高的傳輸速率和更好的服務(wù)質(zhì)量[3]。

2.3　電力無線抄表系統(tǒng)的一般工作流程

無線電表采集用戶電量并轉(zhuǎn)換為脈沖信號，定期對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、積分處理，通過射頻模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絑igBee網(wǎng)絡(luò)或者微功率無線自組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，中繼器將數(shù)據(jù)傳到無線網(wǎng)關(guān)，無線網(wǎng)關(guān)對各中繼器采集的數(shù)據(jù)整合處理，將數(shù)據(jù)通過GSM、GPRS或者3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)到控制中心，控制中心可提供電量使用情況的查詢、管理等服務(wù)，控制中心也可以實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)傳輸中各傳輸層的控制，能夠發(fā)送控制指令到采集終端。

3、電力無線抄表系統(tǒng)存在的主要問題

電力抄表系統(tǒng)在理論上是可行的，但是應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中時，還有很多工作需要繼續(xù)探討，如：無線網(wǎng)絡(luò)傳輸距離、障礙物對無線網(wǎng)絡(luò)的影響因素、電力無線采集終端安裝的位置、終端發(fā)射功率、終端之間的相互干擾。這些問題的逐步解決對于建設(shè)魯棒、可靠、低成本的電力無線抄表系統(tǒng)來說至關(guān)重要。

參考文獻(xiàn)

[1]毛玉蓉.基于Zigbee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究[J].化工自動化及儀表，2010，37（10）：91-94.

篇8

日本成功實(shí)驗(yàn)無線輸電，點(diǎn)亮500米外LED燈之前，我國天津工業(yè)大學(xué)一支研究團(tuán)隊(duì)就在高鐵列車無線供電方面取得重要進(jìn)展，解決了長期制約高鐵列車安全的技術(shù)難題，而且這項(xiàng)成果是入選2014中國科協(xié)夏季科學(xué)展的17項(xiàng)前沿科技成果之一。

如果說無線輸電技術(shù)還屬科技前沿，但無線充電技術(shù)已來到我們身邊。手機(jī)、平板電腦、相機(jī)、筆記本……這些移動電子產(chǎn)品改變了我們的生活和娛樂方式。但這些移動電子設(shè)備都離不開電，走到哪兒都要充電。而伴隨著無線充電技術(shù)走進(jìn)人們視野，充電的煩惱也即將一掃而光。

誰都知道，手機(jī)是最先引入無線充電技術(shù)的電子設(shè)備。華南理工大學(xué)電力學(xué)院副院長張波告訴記者，現(xiàn)在已涌現(xiàn)出許多手機(jī)無線充電板，但在使用中還存在充電距離、效率以及充電設(shè)備體積問題。“但隨著人們對無線技術(shù)的認(rèn)識和輸電水平的提高，在手機(jī)無線充電領(lǐng)域取得大的突破甚至產(chǎn)業(yè)化前景樂觀。”

據(jù)了解，目前手機(jī)無線充電板多采用電磁感應(yīng)方式進(jìn)行電能傳輸，這種方式傳輸距離較短，給人“無線”印象還不太明顯。

“手機(jī)無線充電技術(shù)已開始應(yīng)用，將來還會有更新突破與進(jìn)展。”哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣學(xué)院副院長、智能測試及信息處理技術(shù)研究所所長朱春波透露，哈工大研究團(tuán)隊(duì)正在攻克較遠(yuǎn)距離的手機(jī)無線充電技術(shù)。

事實(shí)上，手機(jī)無線充電只是作為應(yīng)用于諸多小功率電子設(shè)備的代表，無線充電技術(shù)的應(yīng)用其實(shí)正延伸到更大功率的電氣設(shè)備上，如海爾即將上市的無線供電無尾電視和無尾廚電。

與手機(jī)和無尾電視相比，人們對電動汽車無線充電想象更加動人。

“電動車本身還沒得到普及，電動汽車的無線充電更無從談起，但技術(shù)上還是越來越近了。”朱春波告訴記者，電動汽車有多種能量補(bǔ)充形式，但對比傳統(tǒng)傳導(dǎo)式充電，無線充電在安全性和接口標(biāo)準(zhǔn)化方面具有無可比擬的優(yōu)勢，這些優(yōu)勢可能會促進(jìn)電動汽車的普及。

美國新聞紀(jì)錄片《誰殺死了EV1》中的EV1是美國加州一款新型電動汽車，受到地方政府和老百姓的喜愛，但在電影結(jié)尾中這款產(chǎn)品被扼殺，原來通用公司的大股東們都是石油巨頭，電動汽車的發(fā)展影響到他們的利益，正是他們殺死了深受百姓喜愛的EV1。在這部紀(jì)錄片中，EV1最早用到了非接觸充電技術(shù)，憑感應(yīng)式充電器，充電時避免了人身傷害危險，非常安全。

2012 年，美國斯坦福大學(xué)首次提出“駕駛充電”概念，為電動汽車充電提出了新的解決方案，這意味著電動汽車可不必停下來充電而無限地跑下去。

設(shè)想一下，如果有一天，人們邊開車邊充電（需在道路設(shè)置無線充電裝置）、停進(jìn)車庫按下按鈕也可以充電。屆時，這種動態(tài)充電與靜態(tài)充電結(jié)合的電動汽車，將變成不折不扣的“傻瓜”車。

而在特殊應(yīng)用領(lǐng)域，無線充電技術(shù)早已嶄露頭角。在水下（海底）移動裝備的非接觸電源接入、生物醫(yī)電、旋轉(zhuǎn)式設(shè)備、無線傳感器等方面，無線輸電技術(shù)正發(fā)揮著重要作用。

“目前，微小功率的無線輸電技術(shù)實(shí)際應(yīng)用已取得可喜進(jìn)步，研以致用，以用促研。可以預(yù)計(jì)，再用10到15年時間，無線輸電技術(shù)必將得到大面積推廣應(yīng)用。”重慶大學(xué)自動化學(xué)院黨委書記、電力電子與控制工程研究所所長孫躍對無線輸電技術(shù)充滿信心。

無線輸電的前世今生

盡管無線輸電技術(shù)在今天看來屬于前沿新興科技，但早在一百多年前，“無線輸電之父”尼古拉?特斯拉就對無線輸電展開探索。

19 世紀(jì)末被譽(yù)為“迎來電力時代的天才”的尼古拉?特斯拉，曾致力于研究無線傳輸信號及能量的可能性。早在 1899 年，特斯拉在紐約長島建造了無線電能發(fā)射塔，設(shè)想利用地球本身和大氣電離層為導(dǎo)體來實(shí)現(xiàn)大功率長距離無線電能傳輸，可惜由于資金缺乏，這個塔最終并未建成。

2007年6月，美國麻省理工學(xué)院的馬林?索爾賈希克研究小組宣布，利用電磁共振技術(shù)成功點(diǎn)亮了一個距離電源約2 米遠(yuǎn)的60瓦電燈泡，電能傳輸效率達(dá)到40%。該項(xiàng)技術(shù)的引起世界范圍內(nèi)磁諧振無線輸電裝置的研發(fā)熱潮，德國、日本、新西蘭等國家很快跟進(jìn)了這方面的研究。

麻省理工學(xué)院的研究成果陸續(xù)發(fā)表后，國內(nèi)還鮮有人知道磁諧振無線輸電技術(shù)，因索爾賈希克的文章是從物理學(xué)角度闡述的，這對國內(nèi)電工學(xué)研究者來說并不容易理解。

2008年，張波和他的學(xué)生對磁諧振無線輸電用電工學(xué)的方法做了原理性解析，并做出實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，文章發(fā)表在《中國電機(jī)工程學(xué)報》上，成為后來國內(nèi)無線輸電技術(shù)研究者的必讀文章。

彼時，朱春波正在哈工大開展無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面的研究，他發(fā)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展瓶頸技術(shù)之一就是供電技術(shù)。比如埋在路面或建筑物里的無線傳感器，電池電量耗盡就宣告無線傳感器的“壽終正寢”。受到索爾賈希克的啟發(fā)，朱春波帶領(lǐng)學(xué)生闖進(jìn)無線供電這一陌生領(lǐng)域，成為國內(nèi)研究無線輸電的一支重要力量。2010年圣誕節(jié)前，他的學(xué)生運(yùn)用磁諧振技術(shù)把1.5米高的圣誕樹上的二極管彩燈點(diǎn)亮，還申請了專利。朱春波告訴記者，時至今日，盡管對無線輸電領(lǐng)域的研究仍處于起步階段，但人們已表現(xiàn)出越來越多的興趣，對未來擺脫充電插頭充滿期待。

“一直以來，人們總是在不斷尋求無線輸電實(shí)用技術(shù)方案，并著力推進(jìn)無線輸電技術(shù)的實(shí)用化發(fā)展。”孫躍說，就目前技術(shù)成熟情況來看，無線輸電技術(shù)主要還是解決移動電氣設(shè)備的電能非接觸接入問題，為人們更加便利和安全使用移動電氣設(shè)備提供有效解決方案。

無線輸電仍需技術(shù)突破

孫躍指出，盡管國內(nèi)外在基于電磁感應(yīng)耦合模式無線電能傳輸技術(shù)方面的發(fā)展及應(yīng)用推廣迅速，但目前在功率容量、傳輸效率、傳輸距離及電磁兼容等方面仍待進(jìn)一步突破。

張波則認(rèn)為，目前電磁感應(yīng)、磁諧振等磁場輸電技術(shù)相對成熟，但受限于周圍環(huán)境影響等因素，傳遞效率和功率均無法滿足人們?nèi)粘Ｐ枰@可能意味著人們還未探索到磁場輸電的“終極理論”。

“自然界都有它自己的規(guī)律，磁場傳輸能量肯定是有其路徑，只是我們還沒找到這個規(guī)律，這需要學(xué)術(shù)界下大力氣去探索。”張波對記者說，這可能需要信息、控制、電子電力、材料甚至數(shù)學(xué)物理等學(xué)科交叉研究攻關(guān)，一旦探索到磁場傳輸電能的法門，其意義不亞于光纖的發(fā)明。

篇9

1、注意擺放路由器的天線方向，可將天線豎著放或者一根豎一根橫等多種角度方向組合。

2、注意路由器的安裝位置，放在需要覆蓋面積的中間位置為妙。

3、額外選配電力貓。如果家里空間太大或有多樓層，WiFi信號難以覆蓋，可通過電力貓把網(wǎng)絡(luò)信號調(diào)制到電線上，利用現(xiàn)有電線來解決網(wǎng)絡(luò)傳輸。把一只電力貓通過網(wǎng)線連接到路由器上，然后接通電源，在同一電表下就實(shí)現(xiàn)了電力線載波通信。想要在其他房間無線上網(wǎng)，再插一只無線電力貓就可以了。

4、選購多天線路由器。如果家里無線路由器已經(jīng)使用較長時間，更換一個新的雙天線、多天線路由器未嘗不是一個好選擇。信號傳輸技術(shù)一直在更新?lián)Q代，新的路由器能帶來更有效的傳播和更少的損耗。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇10

1 前言

所謂配網(wǎng)自動化就是利用現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與電力設(shè)備相結(jié)合，將供電部門的管理工作與配電網(wǎng)在正常及事故下的檢測、保護(hù)、控制、計(jì)量有機(jī)地融合起來，使得自動化系統(tǒng)的構(gòu)成完整，將電能質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)，提高了供電可靠性，提高配網(wǎng)運(yùn)行管理水平以及提高供電企業(yè)為用戶服務(wù)水平，建立更密切更負(fù)責(zé)的用戶關(guān)系，確保較好的供電經(jīng)濟(jì)性，以及更為有效的企業(yè)管理。在配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，配網(wǎng)自動本文由收集整理化通信是非常重要的環(huán)節(jié)，同時也是配網(wǎng)自動化的神經(jīng)系統(tǒng)。

2 配網(wǎng)自動化研究現(xiàn)狀

七十年代初期，西方國家提出了配網(wǎng)自動這一概念，到上世紀(jì)九十年代，經(jīng)過20多年的發(fā)展，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)形成了比較成熟的理論以及實(shí)際化應(yīng)用。在國外，配網(wǎng)自動化系統(tǒng)已經(jīng)形成了多個系統(tǒng)于一體的配電管理系統(tǒng)，例如法國、日本、韓國等國家根據(jù)自己的實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)自動化，并且效果較好。

在國內(nèi)，配網(wǎng)自動化起步比較晚，起步于上世紀(jì)九十年代，與發(fā)達(dá)國家相比滯后20年，到目前為止，國內(nèi)對配電網(wǎng)自動化的探索和研究一直在進(jìn)行中，對配電網(wǎng) gis；配電網(wǎng) da；配電網(wǎng) scada都做過研究和試點(diǎn)，并且對其取得了一些經(jīng)驗(yàn)，但是沒有取得實(shí)用性的成功，其原因主要是由于受通訊技術(shù)條件和一次設(shè)備的限制。在全國，許多配網(wǎng)自動化項(xiàng)目大規(guī)模的推廣目前還沒有，在具體的實(shí)施過程中主要以試點(diǎn)為主。隨著通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，近幾年來，所進(jìn)行的配電網(wǎng)自動化局部項(xiàng)目的應(yīng)用研究有所成功，這為配電網(wǎng)自動化的規(guī)劃建設(shè)奠定了良好的基礎(chǔ)。

3 目前電力配網(wǎng)自動化通信技術(shù)的優(yōu)勢、劣勢及分析

到目前為止，在配網(wǎng)自動化建設(shè)中，比較常用的通信方式有兩種：有線、無線。有線通信方式中包括有光纖通信、配電載波等。與無線通信相比，有線通信方式具有安全性、可靠性較高等優(yōu)點(diǎn)，但是悠閑通訊方式建設(shè)成本高、施工難度大、靈活性差等，這也成為了有線通信在配網(wǎng)自動化中推廣應(yīng)用的致命之處，也是配網(wǎng)自動化遲遲無法成功推廣的主要原因。為此，無線通信技術(shù)成為配網(wǎng)自動化中主要應(yīng)用的通信技術(shù)。而目前主要采用的是gprs；230m數(shù)傳電臺；cdma公網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)。下面針對智能配電網(wǎng)的不同的通信方式進(jìn)行介紹。

4 智能配電網(wǎng)通信方式

在有線和無線兩種通信方式種，有線通信包括： 光纖通信；音頻電纜通信；電力線載波通信等。無線通信包括： 微波通信；無線電通信；gprs （ cdma） 通信；無線專網(wǎng)通信等。以下為詳細(xì)介紹。

4.1 光纖通信

在智能配電網(wǎng)通信中，有線通信中的光纖通信是其主干通信方式，光纖通信具有以下優(yōu)點(diǎn)：傳輸數(shù)據(jù)容量大、可靠性高等。比較常見的有兩種形式，分別是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)、 epon （ 以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)） 組網(wǎng)。

（1）工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)

在比較早的時期，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)主要用于電力光纖通信，通過在終端位置布放交換機(jī)進(jìn)行光纖連接，組建基于 eaps 協(xié)議的光纖以太環(huán)網(wǎng)，采用鏈形或環(huán)形組網(wǎng)方式，它的優(yōu)點(diǎn)是高帶寬、環(huán)網(wǎng)保護(hù)等。以太網(wǎng)交換機(jī)組網(wǎng)對光纖布置以及交換機(jī)數(shù)量要求較高，高成本。智能配電網(wǎng)終端數(shù)量是非常龐大，以湖南省長沙市為例，僅僅是箱式變就可以達(dá)到五千臺以上，如果將架空設(shè)備、站房的二次終端等也考慮在內(nèi)，這個數(shù)量可以達(dá)到數(shù)萬之多。所以，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)不適合配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，主要就是由于其成本太高。

（2）epon

epon的全稱為ethernet passive optical network，近幾年來，epon發(fā)展的比較成熟，那么作為成熟的光纖通信技術(shù)，這就代表著智能配電網(wǎng)光纖通信技術(shù)發(fā)展的主流方向。組成epon系統(tǒng)的有：局端光線路終端（olt）；用戶側(cè)光網(wǎng)絡(luò)單元（onu）以及它們之間的光分配網(wǎng)（odn）。其中光分配網(wǎng)主要包括分光設(shè)備無源光分路以及傳輸光纖。

4.2 音頻電纜通信

有線通信中的音頻電纜通信的特點(diǎn)是造價較低、易于實(shí)現(xiàn)，但是，比較容易受外界環(huán)境的干擾。特別是與10kv線路同桿架設(shè)時，一旦線路發(fā)生了短路，短路時產(chǎn)生的短路電流會在音頻電纜中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，甚至能達(dá)到 1.5kv，這樣會給通信終端設(shè)備運(yùn)行造成嚴(yán)重的損害。所以，音頻電纜通信已經(jīng)開始逐漸被配電網(wǎng)通信建設(shè)所遺棄。

4.3 配電載波通信 （dlc）

配電載波通信的英文全稱是distribution line carrier，簡稱為dlc，配電載波通信是將需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)制成載波信號，再通過耦合器，將信號耦合到配電線路或屏蔽層上，利用現(xiàn)有配電線路作為通信信道的一種通信方式，不需要新建信道，配電載波通信的優(yōu)點(diǎn)是投資小、覆蓋廣。

4.4 微波擴(kuò)頻通信

微波擴(kuò)頻通信技術(shù)是指對微波載波進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，將原來小的信號頻帶展寬換成大得多的寬頻信息進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健Ｋ哂泄β首V密度低和抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中得到了廣泛應(yīng)用。但是對于智能配電網(wǎng)建設(shè)，由于在建設(shè)初期存在通信設(shè)備和工程投資大，將來的運(yùn)行和維修成本高，在城市的高樓中會出現(xiàn)信號被屏蔽的缺點(diǎn)，因此在實(shí)際建設(shè)中對于微波通信要慎重選擇。

4.5 230mhz 無線電臺通信

230mhz 無線電臺通信是國家無線電委員會分配給電力專用的無線頻點(diǎn)。電臺通信優(yōu)點(diǎn)是安裝方便、覆蓋范圍廣；缺點(diǎn)是：（1）僅僅支持點(diǎn)對點(diǎn)的通信，它所采用的是數(shù)據(jù)輪詢傳輸方式，不能滿足實(shí)時數(shù)據(jù)上傳的要求。（2）透明傳輸模式，缺乏糾錯和加密功能。（3）在山區(qū)或者有較多高層建筑使用時，信號非常容易受到干擾。

4.6 無線公網(wǎng) gprs （cdma）

gprs的全稱為general packet radio service，即通用分組無線業(yè)務(wù)，它一種新型的無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有g(shù)sm系統(tǒng)上發(fā)展起來的。gprs能夠提供p2p、外圍設(shè)備與中心節(jié)點(diǎn)之間的通信方式，在配電自動化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

4.7 無線專網(wǎng)技術(shù)

無線專網(wǎng)技術(shù)能夠提供高帶寬、高速率通信業(yè)務(wù)，無線專網(wǎng)技術(shù)可廣泛應(yīng)用于配電自動化系統(tǒng)中，在中國，主流的無線專網(wǎng)技術(shù)包括：多載波無線信息本地環(huán)路和全球微波互聯(lián)接入兩大方式