本实用新型属于能量自捕获技术领域，具体涉及一种基于能量自捕获装置的执勤微传感器。
背景技术：
武警部队对执勤提出了具体的建设目标，要求围绕执勤哨兵被袭、武器被抢或擅自离岗，结合各种勤务特点和任务需求、重点开展区域智能化监控，提高执勤装备的智能化、信息化管理，现有的武警执勤哨兵监控均通过视频监控或是通过在执勤哨兵亭内安装有线通信设备进行区域监控，当监控室内无人时，不能及时的发现执勤哨兵的动态，执勤哨兵携带武器离岗是严重的违纪，另外，执勤哨兵被袭或武器被抢，如果不能第一时间信息传输将给人民财产带来威胁；因此，现如今缺少一种结构简单的基于能量自捕获装置的执勤微传感器，利用无线传感网络实时监测执勤哨兵武器位置，通过能量自捕获装置为无线传感网络持续供能，实现对执勤哨兵武器位置的实时监控，解决哨兵被袭、武器被抢或擅自离岗问题，实现有效防护、有效处置，确保目标安全。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于能量自捕获装置的执勤微传感器，其设计新颖合理，利用定位器实时定位执勤哨兵武器，利用无线通信模块和报警器第一时间传输报警信息，并采用能量自捕获装置为执勤无线传感网络节点提供持续能量，保证防护有效，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：基于能量自捕获装置的执勤微传感器，其特征在于：包括用于与监控室无线通信的执勤无线传感网络节点和为所述执勤无线传感网络节点供能的能量自捕获装置，所述执勤无线传感网络节点包括微控制器和充电电池，以及均与微控制器相接的无线通信模块和设置在执勤哨兵武器上用于定位执勤哨兵武器位置的定位器，微控制器的输入端接有用于检测能量自捕获装置电能的第一电量检测模块和用于检测充电电池电能的第二电量检测模块，微控制器的输出端接有第一继电器、第二继电器和报警器，第一继电器串联在充电电池为微控制器供电的回路中，第二继电器串联在能量自捕获装置为充电电池供电的回路中；能量自捕获装置包括依次连接的能量收集子装置、能量处理电路和直流输出电路，所述能量收集子装置包括射频能量收集子装置、热电能量收集子装置和振动能量收集子装置。
上述的基于能量自捕获装置的执勤微传感器，其特征在于：所述射频能量收集子装置由依次连接的天线E1、阻抗匹配电路、带通滤波器和Balun变压器组成。
上述的基于能量自捕获装置的执勤微传感器，其特征在于：所述阻抗匹配电路为π形阻抗匹配电路，所述π形阻抗匹配电路包括电感L1、电容C2和电容C3，电感L1的一端分两路，一路与天线E1连接，另一路与电容C2的一端连接；电容C2的另一端接地，电感L1的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地；所述带通滤波器包括滤波器BF1608，所述滤波器BF1608的第1引脚通过电容C1与电感L1和电容C3的连接端相接；所述Balun变压器包括平衡-不平衡变压器T1，所述平衡-不平衡变压器T1的原边的一端与滤波器BF1608的第4管脚相接，所述平衡-不平衡变压器T1的原边的另一端接地，所述平衡-不平衡变压器T1的副边的两端并联有电感L2。
上述的基于能量自捕获装置的执勤微传感器，其特征在于：所述平衡-不平衡变压器T1为平衡-不平衡变压器BL2012。
上述的基于能量自捕获装置的执勤微传感器，其特征在于：所述热电能量收集子装置包括热能能量收集子装置和电磁能量收集子装置，所述热能能量收集子装置包括采集热源热能的热电偶和用于处理所述热电偶采集能量的LTC3901热能处理器。
上述的基于能量自捕获装置的执勤微传感器，其特征在于：所述振动能量收集子装置包括压电能量收集子装置、静电能量收集子装置和微型风能收集子装置。
上述的基于能量自捕获装置的执勤微传感器，其特征在于：所述能量处理电路为整流电路。
上述的基于能量自捕获装置的执勤微传感器，其特征在于：所述无线通信模块为无线Zigbee通信模块。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型通过设置充电电池为能量自捕获装置和微控制器提供初始电源，保证能量自捕获装置和微控制器开始正常工作，利用能量自捕获装置源源不断的获取能量，采用第一电量检测模块检测能量自捕获装置的电能，采用第二电量检测模块检测充电电池的电能，当能量自捕获装置电能充足时，通过微控制器控制第一继电器断开，充电电池停止为微控制器供电，减少充电电池的耗电，当充电电池的电能过低时，通过微控制器控制第二继电器闭合，能量自捕获装置为充电电池充电，实现电能的持续利用，便于推广使用。
2、本实用新型通过设置定位器实时定位执勤哨兵武器位置，当定位器位置变化则说明执勤哨兵离岗或武器被抢，无线通信模块可远程提示监控室内报警信号，报警器可就近报警，可靠稳定，使用效果好。
3、本实用新型设计新颖合理，能量自捕获装置采用射频能量收集子装置、热电能量收集子装置和振动能量收集子装置，可全面的获取周围环境能量，避免单一的能量收集手段获取能量不足的缺点，便于推广使用。
综上所述，本实用新型设计新颖合理，利用定位器实时定位执勤哨兵武器，利用无线通信模块和报警器第一时间传输报警信息，并采用能量自捕获装置为执勤无线传感网络节点提供持续能量，保证防护有效，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图。
图2为本实用新型能量自捕获装置的电路原理框图。
图3为本实用新型射频能量收集子装置的电路原理图。
附图标记说明:
1—微控制器； 2—充电电池； 3—第一继电器；
4—第二电量检测模块； 5—能量自捕获装置；
5-1—射频能量收集子装置； 5-2—热电能量收集子装置；
5-3—振动能量收集子装置； 5-4—能量处理电路；
5-5—直流输出电路； 6—第一电量检测模块； 7—第二继电器；
8—无线通信模块； 9—报警器； 10—定位器。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型包括用于与监控室无线通信的执勤无线传感网络节点和为所述执勤无线传感网络节点供能的能量自捕获装置5，所述执勤无线传感网络节点包括微控制器1和充电电池2，以及均与微控制器1相接的无线通信模块8和设置在执勤哨兵武器上用于定位执勤哨兵武器位置的定位器10，微控制器1的输入端接有用于检测能量自捕获装置5电能的第一电量检测模块6和用于检测充电电池2电能的第二电量检测模块4，微控制器1的输出端接有第一继电器3、第二继电器7和报警器9，第一继电器3串联在充电电池2为微控制器1供电的回路中，第二继电器7串联在能量自捕获装置5为充电电池2供电的回路中；能量自捕获装置5包括依次连接的能量收集子装置、能量处理电路5-4和直流输出电路5-5，所述能量收集子装置包括射频能量收集子装置5-1、热电能量收集子装置5-2和振动能量收集子装置5-3。
需要说明的是，根据不同的执勤岗位布设不同的执勤无线传感网络节点，利用多个执勤无线传感网络节点组成全面的执勤监测系统，实现区域全方位的执勤监控，每个执勤无线传感网络节点均配备一个能量自捕获装置5的目的是为了弥补充电电池2的电量不足，减少反复充电带来的麻烦操作，且可利用周围环境能量，节能减排，环保有效；充电电池2为能量自捕获装置5和微控制器1提供初始电源，保证能量自捕获装置5和微控制器1开始正常工作，利用能量自捕获装置5源源不断的获取能量，采用第一电量检测模块6检测能量自捕获装置5的电能，采用第二电量检测模块4检测充电电池2的电能，当能量自捕获装置5电能充足时，通过微控制器1控制第一继电器3断开，充电电池2停止为微控制器供电，减少充电电池2的耗电，当充电电池2的电能过低时，通过微控制器1控制第二继电器7闭合，能量自捕获装置5为充电电池2充电，实现电能的持续利用。
实际使用中，定位器10实时定位执勤哨兵武器位置，当定位器10位置变化则说明执勤哨兵离岗或武器被抢，无线通信模块8可远程提示监控室内报警信号，报警器9可就近报警，可靠稳定。
实际使用中，能量自捕获装置5采用射频能量收集子装置5-1、热电能量收集子装置5-2和振动能量收集子装置5-3，可全面的获取周围环境能量，避免单一的能量收集手段获取能量不足的缺点。
本实施例中，所述射频能量收集子装置5-1由依次连接的天线E1、阻抗匹配电路、带通滤波器和Balun变压器组成。
如图3所示，本实施例中，所述阻抗匹配电路为π形阻抗匹配电路，所述π形阻抗匹配电路包括电感L1、电容C2和电容C3，电感L1的一端分两路，一路与天线E1连接，另一路与电容C2的一端连接；电容C2的另一端接地，电感L1的另一端与电容C3的一端连接，电容C3的另一端接地；所述带通滤波器包括滤波器BF1608，所述滤波器BF1608的第1引脚通过电容C1与电感L1和电容C3的连接端相接；所述Balun变压器包括平衡-不平衡变压器T1，所述平衡-不平衡变压器T1的原边的一端与滤波器BF1608的第4管脚相接，所述平衡-不平衡变压器T1的原边的另一端接地，所述平衡-不平衡变压器T1的副边的两端并联有电感L2。
实际使用中，天线E1收集2.4G～2.5G通道的电磁波，所述π形阻抗匹配电路需要提供50Ω的阻抗，电感L1优选的采用7.3nH的电感，电容C2优选的采用100pf的极性电容，电容C3优选的采用100pf的极性电容，电容C1优选的采用220pf的电容。
本实施例中，所述平衡-不平衡变压器T1为平衡-不平衡变压器BL2012。
实际使用中，平衡-不平衡变压器BL2012采用BL2012-05K2450T型50欧姆/100欧姆Balun变压器。
本实施例中，所述热电能量收集子装置5-2包括热能能量收集子装置和电磁能量收集子装置，所述热能能量收集子装置包括采集热源热能的热电偶和用于处理所述热电偶采集能量的LTC3901热能处理器。
本实施例中，所述振动能量收集子装置5-3包括压电能量收集子装置、静电能量收集子装置和微型风能收集子装置。
本实施例中，所述能量处理电路5-4为整流电路。
本实施例中，所述无线通信模块8为无线Zigbee通信模块。
本实用新型使用时，在每个执勤岗位上布设一个执勤无线传感网络节点，同时为该执勤无线传感网络节点配备能量自捕获装置5，充电电池2首先为能量自捕获装置5和微控制器1供电，保证能量自捕获装置5和微控制器1的正常运行，第一时间保证微控制器1工作，利用第二电量检测模块4检测充电电池2的电量，利用第一电量检测模块6检测能量自捕获装置5的电量，当第一电量检测模块6检测能量自捕获装置5的电量充足时，微控制器1控制第一继电器3断开，充电电池2停止为微控制器1供电，采用能量自捕获装置5接替充电电池2为微控制器1供电，同时，微控制器1控制第二继电器7为充电电池2充电，保证多余的电量被存储，以备急用，能量自捕获装置5中射频能量收集子装置5-1采集环境中射频信号并转换为电能，能量自捕获装置5中热电能量收集子装置5-2采集环境中热能信号和电磁信号并转换电能，能量自捕获装置5中振动能量收集子装置5-3采集环境中振动信号并转换电能，由于射频能量收集子装置5-1、热电能量收集子装置5-2和振动能量收集子装置5-3采集转换的电能不稳定，无法稳定为微控制器1供电，因此利用能量处理电路5-4将不稳定的电能转换为稳定的直流电能为微控制器1和充电电池2供电，效果好，当发生执勤哨兵被袭、武器被抢或擅自离岗时，定位器10信号变化，无线通信模块8可远程提示监控室内报警信号，报警器9可就近报警，实现对执勤哨兵武器位置的实时监控，防护有效。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。