ViPSN 2.0：一种用于振动能量收集的可重构无电池物联网平台
硬件体系结构
2025-07-08 v1
摘要
振动能量收集是为无电池物联网系统供电的一种有前景的解决方案；然而，环境振动的非稳定性带来了重大挑战，例如收集能量有限、电源间歇性供电以及对各种应用的适应性差。为了解决这些挑战，本文提出了ViPSN2.0，一个模块化、可重构的物联网平台，它支持多种振动能量收集器（压电、电磁和摩擦电），并通过标准化的热插拔接口适应具有不同应用需求的传感任务。ViPSN 2.0包含一个针对各种应用需求定制的能量指示电源管理框架，包括轻量级离散采样、重型高功率传感和复杂占空比流式任务，从而有效管理波动的能量可用性。该平台的多功能性和鲁棒性通过三个代表性应用得到验证：ViPSN-Beacon，实现单次瞬态指尖按压的超低功耗无线信标传输；ViPSN-LoRa，支持在实际海洋环境中由波浪振动供电的高功率、远距离无线通信；以及ViPSN-Cam，实现间歇性图像捕获和无线传输。实验结果表明，ViPSN 2.0在能量受限条件下能够可靠地满足实际无电池物联网部署中的广泛需求。
引用
@article{arxiv.2507.05081,
title = {ViPSN 2.0: A Reconfigurable Battery-free IoT Platform for Vibration Energy Harvesting},
author = {Xin Li and Mianxin Xiao and Xi Shen and Jiaqing Chu and Weifeng Huang and Jiashun Li and Yaoyi Li and Mingjing Cai and Jiaming Chen and Xinming Zhang and Daxing Zhang and Congsi Wang and Hong Tang and Bao Zhao and Qitao Lu and Yilong Wang and Jianjun Wang and Minyi Xu and Shitong Fang and Xuanyu Huang. Chaoyang Zhao and Zicheng Liu and Yaowen Yang and Guobiao Hu and Junrui Liang and Wei-Hsin Liao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.05081},
year = {2025}
}