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[IEEE 2018全球物联网峰会（GIoTS）- 西班牙毕尔巴鄂（2018年6月4日-6月7日）] 2018全球物联网峰会（GIoTS）- 照明物联网测试环境（LITE）平台：评估光能供电的能量收集嵌入式系统

DOI：10.1109/GIOTS.2018.8534559 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 随着物联网（IoT）关注度提升，对分布式传感、计算和通信的需求也随之增长。有预测显示无线设备规模将超过万亿台，由此产生的电池更换难题无论从人力资源（更换工作量）还是环境（废弃物处理）角度都不可持续。能量收集（EH）自供电系统研究领域正致力于解决这一挑战。光伏（PV）电池具备能量收集能力且能量密度高，通常成本较低，因而成为自供电系统的首选换能器。然而这些能量收集节点在真实物联网环境（如室内光照变化）下的性能鲜少被评估——弱光条件下光伏电池输出功率极低，可能导致自供电系统进入待机甚至失效状态。现有针对不同光照环境的能量收集系统评估多采用软件模拟预测节点行为，但近似模型缺乏验证实际硬件所需的精确性；另一种实地用户测试方案则成本高昂。本文提出第三种解决方案：照明物联网测试环境（LITE）平台。该工具能揭示光能驱动的能量收集系统在弱光环境中的运行机制，通过创新映射技术物理模拟多种室内外光源，并在待测设备（DUT）上提供该光源的时序环境仿真。光源模拟与时序仿真的最差情况平均绝对百分比误差（MAPE）分别为3.2%和0.5%。该平台使工程师能精准掌握自供电系统在真实条件下的工作特性，从而更有效地设计、调试和部署功能完善且可持续的物联网节点。
作者： Henry L. Bishop，Peng Wang，Dawei Fan，John Lach，Benton H. Calhoun
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过使用照明物联网测试环境（LITE）平台，在真实环境条件下评估光能供电的嵌入式能量收集系统，以解决物联网设备的电池更换难题。

研究成果

LITE平台提供了一个可定制、物理模拟的照明环境，能以高精度测试光能驱动的能量收集系统。它使工程师能够在真实条件下评估、测试和开发系统，从而实现更可靠、更稳健的自供电设计。

研究不足

该平台目前的配置仅限于使用LED模拟光源，若平台配置发生变更则需重新校准。传感器和测量的精度将照度范围的下限限制在约30勒克斯。

SCI高频之选
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  • AQ6370D
    AQ6370D
    463

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  • ZEISS LSM 990 Spectral Multiplex

    型号：ZEISS LSM 990 Spectral Multiplex

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  • ZEISS Sigma 300 with RISE

    型号：ZEISS Sigma 300 with RISE

    厂家：Carl Zeiss Microscopy GmbH

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