森林监测无线传感器网络自供电技术研究进展

李文彬，庞 帅，阚江明

(北京林业大学工学院，北京100083)

微机电系统、无线通信、嵌入式等技术的进步促进了无线传感器网络的发展［1］。无线传感器网络在环境监测方面已得到广泛应用，尤其是农业和森林监测［2］。森林不断受到病虫害和火灾等自然灾害的破坏，虽然地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)和遥感(RS)技术在森林监测中得到了广泛应用，但上述技术仍存在一些不足，如遥感图像分辨率低、扫描周期长，若遇火灾，图像仅能反映火光、烟雾情况，无法获取与火灾密切相关的温湿度、风向和风速等气象数据［3］。应用无线传感器网络地面监测技术，能实时准确地采集和处理各种环境条件下森林小气候数据，动态把握森林生态信息，是未来森林监测的发展方向［4］。2008年下半年开始，清华大学、香港科技大学、美国伊利诺伊理工学院等国内外高校合作参与名为“绿野千传”(GreenOrbs)的物联网项目，在浙江天目山自然保护区部署1000多个森林监测无线传感器节点组成的无线传感器网络系统，通过传感器收集包括温度、湿度、光照、二氧化碳浓度和风速等数据，在森林监测、火灾风险评估等领域开展研究。根据所查到的文献，这是当时世界上第一个长期并大规模开展的实际野外森林环境无线传感器网络研究，2013年发表的文献［5］记录了对已经部署好的330个节点进行的实验研究，没有提到供电问题。由于森林环境较恶劣，对系统经常进行电池的更换非常麻烦，这也制约着无线传感器网络的发展。本文首先介绍无线传感器网络节点组成，阐述供电问题研究的重要性，然后介绍了多种可能为森林监测中的无线传感器网络供电的方式。

1 无线传感器网络节点

无线传感器网络节点在森林监测中，可以监测火灾、病虫害以及各种森林生境因子［3，6］。图1是一种典型的自供电无线传感器节点硬件结构图，这种无线传感器节点主要由传感器模块、处理模块、无线通信模块、能量管理模块和能量采集模块等5部分构成［7］。若无线传感器节点是用来监测火灾，则传感器模块主要完成森林监测点诸如温湿度、烟雾浓度等信息的采集和实现数据的A/D转换等功能［3］。

图1 自供电无线传感器节点硬件结构图Fig．1 The hardware configuration diagram of the self-powered wireless sensor nodes

如果供电模块设计的不好，那么即使系统其他模块的设计已经达到最好效果，也弥补不了缺失良好供电模块的缺陷，因为一切工作控制都需要电能来维持。由于森林环境复杂，传感器节点数目众多，分布广泛，电池更换非常不便，所以研究森林环境能量收集，为无线传感器网络供电是非常有意义的，可以促进无线传感器网络在森林监测中的应用。

2 森林中的环境能量供电方法

近年来，国内外学者对多种环境能量收集技术进行了研究，收集的能量大到可以为电力系统提供电能，如太阳能发电站、风能发电站等，小到可以为无线传感器和微机电系统供电，针对无线传感器网络供电的能量收集研究是热点之一［8-11］。森林环境中存在的能量有太阳能、风能、热能、活立木生物电能、环境振动能等。降低无线传感器网络功耗，提高能量收集和利用效率可以为监测系统在森林环境中实现自供电提供保障［12］。本文针对可能应用在森林环境中的5种能量收集技术进行简要介绍。

2．1 太阳能

太阳能是自然界中普遍存在的一种能源，能量巨大。太阳能光伏发电技术在无线传感器网络系统中的应用非常广泛，并已取得重大进展。台湾国立清华大学的Chien-Ying Chen教授设计了脉冲频率调制(PFM)调节器开关的约束控制电路实现太阳能最大功率点跟踪(MPPT)，实验结果表明，该系统输出电压约为4．2 V，可以在不改变目标设备的情况下直接为传感器节点供电，能有效满足节点的供电需求［13］。北京林业大学孙振佳对森林火灾实时监测系统的光伏供电系统进行了研究，在对节点的硬件组成和能耗状况分析的基础上，设计了一种太阳能光伏供电系统，并进行实验，分析验证了系统工作的可行性和稳定性［14］。西北农林科技大学张海辉等设计了一种能量自供给的无线传感器节点，节点可以支持强太阳能和微弱太阳能的收集，选用最优能量管理策略且具有自恢复性，提高了太阳能的利用率，延长了无线传感器寿命［15］。南京航空航天大学刘杰设计了一种基于太阳能供电的森林环境无线监测系统。从森林的特定环境以及最大限度提高太阳能转换效率和降低节点功耗出发，设计了一种混合储能系统为传感器节点供电［16］。太原理工大学的赵清华［17］和北京理工大学的李艳秋［18］也分别制作了太阳能供电的无线传感器节点。国外已出现实际使用的水下太阳能供电无线传感器环境监测系统，实现了近、远程无线通信的水下照度环境监测系统［19］。

由于森林环境复杂，太阳能的实际使用情况并不一定理想。很多研究即使是针对森林监测的无线传感器太阳能供电问题，也没有真正实现在森林环境下验证系统的可行性和稳定性，而是在模拟实验的情况下进行系统验证，例如文献 ［17］中，由于条件所限，并没有对森林这一具体环境的温度、湿度等做长时间的采集与处理，在实验室条件下，选用北京泊菲莱科技有限公司推出的300 w氙灯光源系统SOLAREDGE700作为模拟光源来进行系统性能分析实验。完全依靠太阳能来为森林监测中的无线传感器网络供电的稳定性还有待验证，太阳能电池有很多种，但是所有种类的缺陷都是能量转化效率不高［20］，需要进一步提高能量转化率［21］，而且系统工作的稳定性需要在森林环境中进行实验验证，尤其是应用在火灾监测这种极为重要的监测情况。森林在夜晚黑暗环境下几乎没有光，白天应尽可能多的收集和存储太阳能供夜晚使用。微光条件下的太阳能采集是一个方向，如文献 ［22］中，设计了一种微光条件下的能量采集电源管理系统，在光强为200 lx，输入功率低至45 μw的条件下，成功驱动瞬时最大功率为85 mw的无线传感器节点工作。太阳能收集用于森林监测传感器节点供电的困难除了森林光照情况外，还有湿度、灰尘的累积效应以及动植物的无规律影响，使得系统的长期稳定性受到制约，节点放置时需要尽量考虑这些因素，让系统工作更加安全和稳定。

2．2 风 能

对于风能的采集，研究者们也进行了许多研究。针对无线传感器网络节点的风能采集，风力发电机需要采用微小型扇叶，由于微小型风机所采集能量有限，所以后续匹配储能电路需要做低功耗设计。新加坡国立大学的研究者介绍了一种超低功耗能量管理电路的优化风力换能系统，此能量管理电路的优点是在1．2 V输入电压情况下，在风速为3．62 m/s时可转换得到7．86 mw能量，为常规系统的四倍［23］，并且该团队设计了一套基于该风能换能器的野外火灾监测无线传感器系统，通过监测风能换能器的输出电压和电流可以间接得到风速，具体自供电节点如图2所示［24］。美国有学者提出压电风车为无线传感器节点供电的方法，设计的结构在6Hz与风流共振的情况下，可以产生10．2 mw功率的能量，压电风车制造原型如图3所示［25］。还有众多其他学者研究了多种应用于无线传感器节点的风力换能器［26-28］。韩国有学者在森林火灾监测中，应用优化过的风车结构的电磁换能器，有效地获取环境中的气流，实现系统火灾报警无线传感器节点的自供电，换能器可以产生的峰值电压为5．2 V，在负载为150时峰值功率为60 mw，当风速为3 m/s时，平均输出功率是3 mw［29］。国内南京航空航天大学的吴寅指出手持式电子系统的小型风力发电机尚未深入研究，将小型的风力发电机应用在森林火灾监测中，给监测节点供电是合适的，而且他从节点级别的能量管理角度设计了基于DC-DC变换器的最优化能量管理算法，确保自供电节点工作在最大风能采集并且最低功耗状态，实验结果表明风速在3．5 m/s时，该节点可以实现完全的“永久性”工作，达到野外实际部署的要求［30-31］。

风能的采集受风速制约，如同太阳能采集受光照条件制约一样。森林环境的风速情况复杂多变，在风速较低的情况下，风能采集难以发挥良好作用。与其他能量采集供电方式相同的一个趋势是节能控制［32］，包括节点能量管理算法优化。

图2 风能无线节点图［24］Fig．2 Sensor node powered by wind energy［24］

图3 压电风车原型图［25］Fig．3 Piezoelectric windmill［25］

2．3 热能

热能发电是根据环境温差来发电的，热能能量转化效率η遵循卡诺效率:

式中:Th和Tc分别代表热端和冷端的温度绝对值。温差越大，能量转化效率才会越高。

近年来，地热能开发在世界范围蓬勃发展，一些地热开发项目在火山活动地区使用常规水热资源，另一些则选择在非火山活动区采用增强地热系统(EGS)技术开发干热岩地热能，这些都是地热电站级别的热能开发［33］。另外，有研究人员采用半导体温差发电技术进行沥青路面集热研究［34］、面向森林监测的土壤温差发电研究［35］。针对森林监测的无线传感器供电问题，北京林业大学张哲等［36］在测试分析浅层土壤和空气的温度变化规律的基础上，利用半导体温差发电技术，将太阳辐射、空气和浅层土壤热能转换为电能。

目前国内普遍采用的热能收集方式是利用半导体温差发电技术，热电能量收集装置在研究初期成本相对较高，并且发电效率低，晚上直接利用土壤和空气、土壤不同深度之间的温差发电难以实现，实现森林昼夜都能收集土壤温差能，还有待进一步研究。热能研究的主要方向是热电发电材料的性能提升、发电结构优化和相关发电性能参数的优化，并结合太阳能的集热技术，充分利用太阳能的热量和冷却系统的温差来收集能量［37-39］。因为温差发电目前产生能量较低，以其他能量级别稍大的能源为主，比如太阳能，以温差发电为辅，为无线传感器节点供电，文献 ［40］就是以太阳能光伏电池背面粘贴的温差发电片作为辅助能源为无线传感器节点供电。针对森林监测的无线传感器网络供电的热电器件还没有完全实现，目前半导体温差发电器件略显笨重，在安装和施工方面可以进一步改进，选用更优的热电器件，往便携式方向设计系统，便于安装和维护。

2．4 活立木生物电能

相比太阳能、风能等能量收集研究，活立木生物电的研究在国内外还比较少，属于比较新的研究领域。对于活立木生物电产生机理，国内外还没有定论。匈牙利学者1997年开始持续测数据，在2002年的文献［41］中，发现电势差与空气水势，以及树液通量密度有显著的相关关系，结果表明树干与地之间存在的电势差跟随液流密度的变化而变化，然而电势差的变化要滞后于液流通量指数的变化1～2 h，他们认为活立木的蒸腾作用和根压引起树液的流动是电势差形成的最主要因素。法国有学者从2003年12月开始测数据，在2006年发表的文献［42］中，总结电势差是活立木对液流、光合作用、适应环境反馈控制的物理、化学、生化反应的综合体现，暂时还不能给出详细的模型来解释这个电势差，他们提出了与液流动电机理不同的一种基于电荷从导电液流沟道向电阻木质部墙扩散的活立木生物电产生机理。Christopher J．Love等人在排除可能的外部来源(例如射频噪声、地电流和不同金属间的氧化还原反应等)的前提下，测量了盆栽的垂叶榕树的木质部与其生长的各种酸碱度土壤之间的电势差，通过实验结果得出，活立木木质部和土壤之间的pH值的变化是引起其内部与生长环境周围的土壤之间电势差的主要原因［43］。

针对森林监测中的无线传感器节点供电问题，Voltree Power公司设计、测试了树电环境检测仪系统，并成功应用于爱达华州的博伊西国家森林的火灾监测中［44］。北京林业大学李小婉从利用森林环境中的活立木生物电能与太阳能角度出发，通过对活立木生物电能产生机理分析，探讨了活立木生物电能的特点，设计了活立木生物电能与太阳能的收集系统，模拟了森林环境，进行系统电路性能的测试，试验表明所设计的电路基本满足低功耗无线传感器节点数据采集、传输的能量需求［45］。北京林业大学郝志斌、尹凤媛等也探讨了活立木生物电能为无线传感器节点供电的问题，分析了环境因子，例如环境温度、土壤湿度和pH等对活立木生物电的影响［46-48］。

关于活立木生物电能的产生机理还在进一步研究中，国内相关的研究较少，总体来说这一领域的研究还不广泛。在后续的研究中，在探索活立木生物电能产生机理的同时，需要进一步提高收集活立木生物电的能力，优化现有电路，为实际应用在森林监测的无线传感器节点供电提供保障。

2．5 环境振动能量

环境振动能量收集也是近年来研究热点，在森林环境中，风能收集和振动能量收集是相辅相成的。振动能转换为电能的方式主要有电磁、静电和压电这三种。对于电磁发电方式，磁体相对线圈运动，线圈中产生感应电流，类似于发电机;对于静电方式，通过改变电容极板间距从电容中抽取电荷，使用这种方式，收集器还需要用于提供电荷的电压源;对于压电材料方式，材料的机械应变产生电荷，振动载荷引起交变电压。无论是哪种发电形式，振动能量收集系统的基本原理都如图4所示，包括振动发电、电能转换、电能存储和负载应用等4部分。以压电振动发电为例，振动发电部分就是基于压电材料的机械结构，由于压电效应产生的电能是交流电，所以需要电能转换模块将交流电转化为直流电，电能经过存储模块才可以更好的为负载应用供电，针对无线传感器网络，负载应用就是为传感器节点供电。针对为无线传感器节点供电问题，国内外学者对环境振动能量进行了广泛的研究。美国学者探讨了环境振动能量在实际应用中的可能性，他分别设计了基于静电原理的振动发电器和基于压电原理的振动发电器，实验结果表明基于压电原理的振动发电器的能量转化效率更高，在环境振动源为120 Hz，加速度为2．25 m/s2时可以产生的功率密度为200 μw/cm3，可以完全实现为日常环境低功耗无线传感器节点供电［49-50］。

图4 振动能量收集系统原理图Fig．4 Schematic diagram of vibration energy harvesting

然而，环境中存在的大部分振动是以多种频率形式存在的，并不是一种单一的频率［22］，响应频带较窄是制约振动能量收集应用推广的障碍之一，宽频带振动能量收集器得到了研究［51］。风致振动能量收集技术可以应用在森林监测传感器节点供电，在2．2节风能部分提到的文献［25］中应用基于压电收集方式的风车结构装置来收集能量为传感器节点供电，文献［29］中基于电磁收集方式的风车结构装置可以有效的应用在森林火灾监测无线传感器节点供电上。南京航空航天大学陈仁文等人总结了多方向宽频带压电振动能量收集的研究进展［52］，由于风能的多方向不确定性，可以为风致压电振动能量收集方式给无线传感器供电提供参考。目前，大部分研究还没有真正投入使用，都在仿真和实验阶段，为提高系统安全性，有必要在自供电情况下对能量进行监测，尤其是感知能量匮乏情况［53］。

3 结束语

随着无线传感器节点超低功耗的发展，微小能量为其供电将成为可能。若要实现系统自供电，可能需要多种环境能源并用，提高能量存储能力，来确保能量的充足供给，并且能量需要合理的监测和管理以确保系统稳定运行。在努力提高各种能量转化效率的同时，能量采集装置需要便携、易安装和维护。本文简要介绍了可能为实现森林监测无线传感器节点自供电的5种能量收集方式，每种收集方式都取得了较好的进展，太阳能光伏发电是当前在森林监测的无线传感器网络供电能源选择中，可靠性最高、成本最低的选择，关于生物电能量收集方式的研究较少，国内外只有少数研究团队在从事相关研究。相信在未来，环境微能量收集方面的研究可以推动无线传感器网络在诸多领域的发展，无线传感器节点在森林监测中可以完全实现自供电。

［1］ Othman M F，Shazali K．Wireless sensor network applications:a study in environment monitoring system［J］．Procedia Engineering，2012，41:1204-1210．

［2］徐 磊，李 滨．基于ZigBee的无线农田温度采集监测系统设计［J］．森林工程，2013，29(3):79-82．

［3］田仲富，王述洋，黄英来．基于无线传感器的嵌入式森林防火智能监测系统［J］．智能系统学报，2014，9(6):209-215．

［4］刘劲风，王 健．无线传感器网络在森林监测中的应用［J］．林业科技，2010，35(4):18-20．

［5］ Liu Y，He Y，Li M，et al．Does wireless sensor network scale?A measurement study on GreenOrbs［J］．IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems，2013，24(10):1983-1993．

［6］李 丹，孙利新，戴 巍，等．森林生境因子无线传感器网络采集系统［J］．哈尔滨工业大学学报，2014，46(7):123-128．

［7］ Kawahara Y，Lakafosis V，Sawakami Y，et al．Design issues for energy harvesting enabled wireless sensing systems［A］．Proceedings of 2009 Asia Pacific Microwave Conference［C］，2009:2248-2251．

［8］ Aslan Y E，Korpeoglu I，Ulusoy Ö．A framework for use of wireless sensor networks in forest fire detection and monitoring［J］．Computers，Environment and Urban Systems，2012，36(6):614-625．

［9］朱俊杰，李美成．无线传感器微能源自供电技术的研究［J］．可再生能源，2012，30(11):55-60．

［10］ Qian H，Sun P，Rong Y．Design proposal of self-powered WSN node for battle field surveillance［J］．Energy Procedia，2012，16:753-757．

［11］ Eu Z A，Tan H P，Seah W K G．Opportunistic routing in wireless sensor networks powered by ambient energy harvesting［J］．Computer Networks，2010，54(17):2943-2966．

［12］ Rault T，Bouabdallah A，Challal Y．Energy efficiency in wireless sensor networks:A top-down survey［J］．Computer Networks，2014，67:104-122．

［13］ Chen C Y，Chou P H．DuraCap:a supercapacitor-based，powerbootstrapping，maximum power point tracking energy-harvesting system［A］．Proceedings of the 16th ACM/IEEE International Symposium on Low Power Electronics and Design:ACM［C］，2010:313-318．

［14］孙振佳．森林火灾实时监测系统的光伏供电系统研究［D］．北京:北京林业大学，2011．

［15］西北农林科技大学．能量自供给的无线传感器网络节点:中国，CN103139936A［P］2013-06-05．

［16］刘 杰．基于太阳能供电的森林环境无线监测系统设计［D］．南京:南京航空航天大学，2013．

［17］赵清华．无线传感器节点能量管理系统的研究［D］．太原:太原理工大学，2010．

［18］ Yongtai H，Lihui L，Yanqiu L．Design of solar photovoltaic micropower supply for application of wireless sensor nodes in complex il-lumination environments［J］．IET Wireless Sensor Systems，2012，2(1):16-21．

［19］ Alippi C，Camplani R，Galperti C，et al．A robust，adaptive，solarpowered WSN framework for aquatic environmental monitoring［J］．Sensors Journal，2011，11(1):45-55．

［20］ Kausar A S M Z，Reza A W，Saleh M U，et al．Energizing wireless sensor networks by energy harvesting systems:Scopes，challenges and approaches［J］．Renewable and Sustainable Energy Reviews，2014，38:973-989．

［21］ Horng G J，Chang T Y，Cheng S T．An effective node-selection scheme for the energy efficiency of solar-powered WSNs in a stream environment［J］．Expert Systems with Applications，2014，41(7):3143-3156．

［22］余 华，刘鹏宇．无线传感器节点的微光能量采集电源管理电路［J］．太阳能学报，2014，35(2):253-257．

［23］ Tan Y K，Panda S K．Optimized wind energy harvesting system using resistance emulator and active rectifier for wireless sensor nodes［J］．IEEE Transactions on Power Electronics，2011，26(1):38-50．

［24］ Tan Y K，Panda S K．Self-autonomous wireless sensor nodes with wind energy harvesting for remote sensing of wind-driven wildfire spread［J］．IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，2011，60(4):1367-1377．

［25］ Priya S，Chen C T，Fye D，et al．Piezoelectric windmill:a novel solution to remote sensing［J］．Japanese Journal of Applied Physics，2005，44(1L):L104．

［26］ Sardini E，Serpelloni M．Passive and self-powered autonomous sensors for remote measurements［J］．Sensors，2009，9(2):943-960．

［27］ Flammini A，Marioli D，Sardini E，et al．An autonomous sensor with energy harvesting capability for airflow speed measurements［A］．2010 IEEE Conference:Instrumentation and Measurement Technology Conference(I2MTC)［C］，2010:892-897．

［28］ Sardini E，Serpelloni M．Self-powered wireless sensor for air temperature and velocity measurements with energy harvesting capability［J］．IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement，2011，60(5):1838-1844．

［29］ Wu X，Lee D W．An electromagnetic energy harvesting device based on high efficiency windmill structure for wireless forest fire monitoring application［J］．Sensors and Actuators A:Physical，2014，219:73-79．

［30］ Wu Y，Liu W．Efficient power management for wireless sensor node with wind energy harvesting［J］．International Journal of Sensor Networks，2012，12(4):223-231．

［31］吴 寅．采用环境能量的自供电无线传感器网络关键技术研究［D］．南京:南京航空航天大学，2013．

［32］张 松．基于风能收集的无线传感器网络中的节能控制和数据保护的研究［D］．杭州:杭州电子科技大学，2012．

［33］罗兰德洪恩，李克文．世界地热能发电新进展［J］．科技导报，2012，30(32):60-66．

［34］胡普才，朱顺敏，汪 岸，等．沥青路面温差发电系统设计分析与试验研究［J］．武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2014，38(4):834-838．

［35］陈明阔．面向森林监测的热电能量收集技术研究［D］．北京:北京林业大学，2014．

［36］ Zhang Z，Li W，Kang J．Behavior of a thermoelectric power generation device based on solar irradiation and the earth's surface-air temperature difference［J］．Energy Conversion and Management，2015，97:178-187．

［37］叶晓军，周海峰，王荣杰，等．热电发电技术的研究进展［J］．应用能源技术，2014(8):33-37．

［38］朱冬生，吴红霞，漆小玲，等．太阳能温差发电技术的研究进展［J］．电源技术，2012，36(3):431-434．

［39］ Kausar A S M Z，Reza A W，Saleh M U，et al．Energizing wireless sensor networks by energy harvesting systems:Scopes，challenges and approaches［J］．Renewable and Sustainable Energy Reviews，2014，38:973-989．

［40］苏 波，李艳秋，于红云，等．从环境中获取能量的无线传感器节点［J］．传感器学报，2008，21(9):1586-1589．

［41］ Koppán A，Fenyvesi A，Szarka L，et al．Measurement of electric potential difference on trees［J］．Acta Biologica Szegediensis，2002，46(3-4):37-38．

［42］ Gibert D，Le Mouël J L，Lambs L，et al．Sap flow and daily electric potential variations in a tree trunk［J］．Plant Science，2006，171(5):572-584．

［43］ Christopher J L，Zhang S G，Andress M．Source of sustained voltage difference between the xylem of a potted ficus benjamina tree and its soil［J］．Plos one，2008，3(8):e2963．

［44］ 张唯诚．植物，未来发电厂［J］．科学与文化，2012(7):28-29．

［45］ Li X，Gao L，Li W，et al．Exploration on trans-root potential of living trees［J］．Journal of Information ＆ Computational Science，2013，10(18):6131-6138．

［46］ Hao Z，Li W，Kan J，et al．Bioelectricity in standing trees-A potential energy for wireless sensor networks［J］．TELKOMNIKA Indonesian Journal of Electrical Engineering，2013，11(8):4841-4846．

［47］徐 庆，阚江明，郝志斌．活立木生物电及其环境因子远程监测系统的设计［J］．森林工程，2014，30(4):98-102．

［48］ Yin F，Li W．Research on characteristics and harvesting circuit of standing tree bioelectricity［J］．Journal of Information and Computational Science，2015，12(6):2325-2334．

［49］ Roundy S，Wright P K，Rabaey J．A study of low level vibrations as a power source for wireless sensor nodes［J］．Computer Communications，2003，26(11):1131-1144．

［50］ Roundy S，Wright P K．A piezoelectric vibration based generator for wireless electronics［J］．Smart Materials and Structures，2004，13(5):1131．

［51］ Kasyap A．Energy harvesting powered wireless sensor node and asset tracking solutions in random vibration environments［R］．Hampton:Adaptive Energy，White Paper，2009．

［52］陈仁文，仁 龙，夏桦康，等．多方向宽频带压电式振动能量采集器研究进展［J］．仪器仪表学报，2014，35(12):2641-2652．

［53］ Severini M，Squartini S，Piazza F，et al．Energy-aware task scheduler for self-powered sensor nodes:From model to firmware［J］．Ad Hoc Networks，2015，24:73-91．