摘要：從交通環境中采集能量為交通設施健康狀態監測供電，不僅便捷、可持續，而且零碳環保，有益于我國“雙碳”目標實現。目前關于交通環境能量采集、交通設施健康狀態監測的研究有很多，但是還未見從自供能交通設施健康狀態監測角度綜述、總結和提煉的報道。本文概述了交通環境能量源及機電轉換機制，闡述了交通設施健康狀態監測的基本內容和研究進展，強調交通環境能量采集是解決交通設施健康狀態監測供電問題的潛在方案，重點論述了交通環境能量采集方法及交通設施健康狀態監測中的應用，探討了自供能交通設施健康狀態監測面臨的挑戰并進行了展望。

　　關鍵詞：車路能量采集;狀態監測;自供能傳感;交通設施

　　引言

　　自從改革開放以來，國家大力發展交通系統。截至2020年，中國的公路總里程超過500萬公里[1]，鐵路運營里程超過14萬公里[2]，均位居世界第一[3]。在21世紀的今天，中國已經成為世界上的交通大國。但因為惡劣環境、過載和長期負載，交通設施會出現不同程度的損壞，影響車輛行駛效率和安全，嚴重情況下還會引發傷亡事故[48]。因此，對交通設施進行健康狀態監測具有重要意義。交通設施健康狀態監測依靠傳感器獲取原始狀態信息[9,10]。

　　一般傳感器的功能單一，交通設施健康狀態監測往往需要大量不同種類的傳感器協同工作[11]。比如安裝應力傳感器和溫濕度傳感器，分別獲取交通設施的應力[12]和溫濕度信息[13]。有線傳感器通常依靠電纜提供能量和傳輸數據，存在布線繁瑣和需要建設電力基礎設施的問題。無線傳感器通過電池供電，但電池壽命有限，更換維護困難。因此，迫切需要開發先進的能量技術來保障交通設施健康狀態監測的供電需求[1416]。交通環境存在著豐富能源，包括風能、機械能、太陽能、熱能等[1721]。

　　采集這些交通環境中的能量可以“就地即用”為交通設施健康狀態監測設備便捷和可持續的供電[2227]。此外，隨著能源和環境問題愈加嚴峻，我國提出了“雙碳”目標，是黨中央經過深思熟慮作出的重大戰略決策，事關中華民族永續發展和構建人類命運共同體。采集交通環境能量解決交通設施供能需求是一種綠色零碳電力技術，可以減少化石燃料的使用，保護生態環境，有益于我國“雙碳”目標實現。

　　目前關于交通環境能量采集、交通設施健康狀態監測的研究有很多，但是還未見從自供能交通設施健康狀態監測角度綜述、總結和提煉的報道。本綜述旨在梳理、論述近年來交通環境能量采集技術及自供能交通設施健康狀態監測研究進展。第一章概述了交通環境能量源及機電能量轉換機理;第二章闡述了交通設施健康狀態監測的相關技術、研究進展和存在的問題;第三章論述了能量采集技術在交通設施健康監測中的應用;第四章探討了自供能健康狀態監測面臨的挑戰并進行了展望;最后，在第五章進行了總結。

　　1交通環境能量源及能量轉換機理

　　交通環境中的主要能源是太陽能和機械能，表現為太陽輻射、地面溫差、軌道振動、路面振動、車輛振動、車輛對地面的載荷、車輛對地面的摩擦等形式[28]。因此，可以利用不同能量轉換機制將這些分散能量轉化為電能。能量采集技術是一種綠色零碳電力技術，已成為國內外研究熱點[29]。

　　1.1太陽能及轉換機理

　　太陽能作為一種關鍵的可再生能源，其太陽輻射可以通過光伏或熱電技術轉化為電能。光伏(hotovoltaic,PV)。通過光伏效應，PV電池可以直接將太陽輻射轉換為電能。每個電池中有兩種類型的半導體材料層。

　　交通系統在國民經濟發展中發揮著重要作用，隨著智慧交通技術的發展和越來越嚴峻的能源環境問題，將零碳環保的能量采集技術與智能交通系統相結合的需求會更加強烈41,42]。

　　1.2機械能及機電轉換機理

　　1.2.1機械能源

　　交通環境中存在著豐富的機械能，它們可以分為三個方面：一方面是交通環境中的自然能源。比如風能和水能[37]。再一方面是交通工具行駛時產生的機械能。比如車輪旋轉、車輛制動、輪轂輪胎相互擠壓和車輛懸架系統振動所產生的能量[38,39]。最后一方面是交通設施結構受到外部激勵而產生的機械能。比如列車對鐵軌的沖擊、車輛對地面的滾壓和風浪作用橋梁所產生的能量[40]。交通系統在國民經濟發展中發揮著重要作用，隨著智慧交通技術的發展和越來越嚴峻的能源環境問題，將零碳環保的能量采集技術與智能交通系統相結合的需求會更加強烈41,42]。

　　1.2.2電磁感應

　　1831年，法拉第發現了電磁感應現象，即閉合線圈在磁場中做切割磁感應線的相對運動，線圈會產生感應電流。由麥克斯韋法拉第方程(公式)，法拉第推廣出了電磁感應定律方程(公式)[4345]。磁通量變化使閉合線圈產生感應電動勢，洛倫茲力和靜電力的共同作用使電荷發生移動。遵循這一原理，實現了動能到電能的轉換。

　　TENG具有結構簡單、可微型化、適合低頻激勵、輸出電壓高、功率密度大的優點[41,66,67]。在某些場合TENG還可作為高壓源，如激發等離子體、場發射等[65]。其缺點是摩擦材料易損壞，輸出功率受溫度、濕度等環境因素的影響。但隨著柔性體TENG[68]、液滴TENG[69]等前沿技術的出現，TENG技術展現出了巨大的應用前景。

　　材料、無機材料和復合材料[5658]，其中使用較多的壓電陶瓷屬于無機材料，能量轉換率相對較高[59]。壓電能量采集器(iezoelectricenergyharvesterPEH)是目前在結構監測中應用最多的自供能方式，容易集成為壓電傳感器。其具有設計靈活、結構簡單、輸出電壓較高的優點[30]。但常用的壓電陶瓷比較脆，需通過結構的設計提高其魯棒性和可靠性;壓電能量采集器很適合嵌入到結構內部，采集和傳輸結構內部的波信號，實時有效的反映結構的健康狀態情況[60]。

　　1.2.4摩擦起電效應和靜電感應

　　從生活中可以發現，絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電，毛皮磨擦過的橡膠棒帶負電。這是因為不同材料對分子的束縛能力不一樣，產生了摩擦電。進一步的，若帶正負電荷的兩電極板發生相對位移，會因為靜電感應產生感應電流。2012年，王中林團隊發明了納米摩擦發電機riboelectricnanogeneratorTENG)[61]，TENG結合了摩擦起電效應和靜電感應兩個原理[62]。目前TENG主要包括垂直接觸分離模式、橫向滑動模式、單電極模式和獨立層模式四種[63,64]。

　　2交通設施健康狀態監測綜述

　　2.1交通設施健康狀態監測系統

　　交通設施的健康狀態監測源于結構健康監測(tructuralhealthmonitoring,SHM)，是SHM技術發展的進一步應用，監測對象包括道路、軌道、橋梁等設施[7074]。它的重要作用體現在掌握結構的狀態信息，對健康情況做出科學判斷。此外，還具備對一些偶然性災難過程進行捕捉的能力，這是非在線的試驗檢測平臺所不能實現的，為災后評價提供不可復制的珍貴資料。典型的健康狀態監測系統包括傳感器系統、數據采集與傳輸系統、數據處理與控制系統、診斷評估系統。若將健康監測系統與人體作比較，那兩者之間存在許多相似之處。

　　傳感器系統相當于人的眼睛，接收外界信息。它分為內部嵌入式傳感器和外部附著式傳感器兩類，前者包括壓力盒、孔隙壓力計和裂縫計等;后者包括溫濕度計、雨量計和風向儀等。布置合理、性能良好的傳感器是健康監測系統運行高效、診斷準確的必要條件[75]。數據采集與傳輸系統其功能與神經元和血液相似，起到信號采集、傳遞和過濾的作用。采集到的傳感器信息一般通過光纖或者無線網絡進行傳輸，通過連接不同的采集設備來解調數據，再由交換機確認MAC地址的連接位置，從而快速并入其它網絡節點。

　　在這一過程需要考慮一些必要的輔助因素，如供電、布線和密封等，保障系統運行的可行性和可靠性[76]。數據處理與控制系統可以類比人體的大腦。將數據進一步轉化為數字信號，由專門的計算機軟件或程序對該信息進歸類和儲存，再利用數據處理方法對監測設施進行模態分析和損傷識別。其中數據處理方法是該子系統的關鍵，決定了數據處理的速度與準確度。其中，卡爾曼濾波、優化算法、小波包等方法是常見的損傷識別手段[77]。

　　診斷評估系統與人體小腦有些相似。小腦在人的運動中起到調節的作用，在動作未偏差時評估誤差出現風險，在出現動作偏差時快速感知偏差程度并反饋調節方案，使動作準確、平衡和穩定。診斷評估系統綜合考慮溫度效應、風致響應、壓力荷載等外界因素，對設施的結構使用狀態、破壞風險程度進行評估，給出相應的維護方案，同時生成經濟分析報告。其核心作用在于預先捕獲對象的健康信息，特別是建設成本高、破壞影響大的交通設施狀態信息，在設施功能失常之前，提前反饋健康信息并預警，從而盡可能降低其破壞影響78,79]。

　　2.2健康狀態監測類型

　　交通設施健康狀態監測可以分為局部監測和整體監測兩種類型[8082]。兩種監測類型的搭配使用，使SHM技術在不斷創新和發展的過程中，適用于不同交通設施的健康監測。 局部監測方法是小范圍的對交通設施結構進行健康監測，比如裂縫程度和梁的受力，其方法包括超聲波法、聲發射法、γ射線法、紅外熱成像法等[8385]。它的特點是不能對交通設施整體特性進行監測，可以針對關鍵監測、難點監測的測量點進行信號采集和分析，補充自動化監測的不足，在遠程健康監測技術未成熟前發揮過渡作用。缺點是人工參與度高，檢測結果受主觀意識影響，且消耗較多的人力時間成本。

　　整體監測方法通過靜態和動態參數的響應對交通設施的整體特性進行評估，通常會結合神經網絡法、靜態檢測法、振動響應檢測法等技術。整體監測方法在計算機、大數據等技術的進步下呈現出更大的發展潛力，滿足實時、全面、準確的監測要求，是未來交通設施健康狀態監測的發展方向。但傳感器數量、供電和布置方面還有待優化，追求以盡可能少的傳感器獲取被監測交通設施的全面信息[86,87]。

　　2.3結構健康監測傳感技術

　　近幾年傳感技術的研究熱點主要集中在三個方面，分別為基于光纖傳輸的光纖傳感監測技術、基于無線通信的無線傳感監測技術、基于圖像識別的計算機視覺傳感監測技術[8890]。由于光是一段微小的電磁波，在溫度和壓力的作用下，從波形圖上可以觀察到相位、頻率、振幅等參數的相對變化，從而獲得被測量對象較準確的數值。考慮到光纜本身具有電絕緣、耐腐蝕、抗電磁等的性質，因此光纖傳感器技術具有較高的可行性和可靠性。Khandel[91]和Siwowski[92]等人驗證了光纖傳感技術在結構健康監測中的可行性。

　　Berrocal等人[93]利用分布式光纖傳感器測量鋼筋混凝土的裂紋，對裂紋附近的分布應力進行積分，進一步消除部分張力的影響，證明了光纖傳感器監測裂縫信息的能力。一定數量的無線傳感器可以自發組成一個無線傳感器網絡節點，為系統的內部布線提供方便。單個傳感器節點采集測量數據，經由小型通信模塊發射到相鄰的網絡節點，并逐跳到匯聚節點，而后由互聯網等網絡搬運到管理節點，完成數據無線傳感的過程。Park等人[94]使用無線傳感器對飛行中的無人機結構進行實時監測。Hou等人[95]設計了一種無線傳感器系統，實現了對橋梁位移的遠程監測，具有功耗低、成本小的優點。

　　視覺是人類獲取信息最主要的途徑之一，是人體探索多彩世界的核心組成功能。視覺傳感器使機器系統獲取外界信息更加直觀，其依托于復雜的圖像處理技術，在多重算法的作用下把光學信號轉化成各種數字信號和像素組成的圖像，使監測對象直觀化、可視化。在新型材料、智能算法和物聯網等技術的進步下，視覺傳感技術得到了較好的發展。Hou等人[96]設計了一種HM視覺預警框架，Lei等人[97]提出了一種應用于監測隧道裂縫的圖像識別系統，利用差分噪聲濾波、邊緣檢測等檢測方法提高了系統的識別精度。

　　2.4基本的信號處理方法

　　信號處理方法是健康監測系統評估交通設施健康狀態的基礎。由于動態響應的復雜過程，存在較多的信號處理方法，如時間序列模型、快速傅里葉變換(astFourierTransformFFT)、小波變換(aveletransformWT)、希爾伯特黃變換(HilbertHuangransformHHT)等[98101]。結構健康監測中最早使用的模型是時間序列模型，通常對振動信號進行時間序列分析，獲取設施的健康狀態。FFT是離散傅里葉變化中的一種基礎診斷技術，可應用于多種類型的健康診斷，但快速傅里葉變換不能表示參數在時域中的變化。

　　WT優化了FFT的不足，它可以在時域和頻域中對信號的進行分析，在檢測信號突變方面具有較大的優勢。HHT可用于提取平穩、非平穩信號的特征，具有不涉及任何卷積、計算時間少的優點。缺點是由于頻域較寬，本征模態函數不能滿足單分量性質，低頻區域的信息處理效能低[102,103]。

　　2.5結構健康監測標準規范

　　結構健康監測的標準規范是工程人員密切關注的問題。科學嚴謹的監測技術，可以極大程度地避免工程環境中可能遇到的問題，提高監測質量和速度，促進SHM技術的應用。近十年，在中國工程建設標準化協會的審查批準下，已陸續施行一些行業標準。在系統設計方面。

　　2013年月，大連理工大學、大連金廣建設集團有限公司等單位主編的《結構健康監測系統設計標準》正式實施。規定了系統設計的總體框架，如系統內部理應包含的各種子系統和各子系統應具備的基本功能。統一了部分意見，如傳感器布置應保留適當的信息冗余度。SHM技術正處于發展上升的階段，標準化的工作不宜過細，只需把握主體框架，由日后技術成熟再加以深化。

　　2.6智慧交通與交通設施健康狀態監測

　　隨著經濟與科學技術的發展，交通系統的建設不斷加快，人們對交通系統提出了更高的要求。多功能化、智慧化是未來交通系統的發展方向。智慧交通基于以人為本、智能高效的理念，以綠色智能交通設施為基礎，追求提高交通系統運行效率、減少交通事故和降低環境污染的目標[104106]，是智慧城市的重要組成部分。

　　通過采集交通工具、交通設施、交通環境的實時數據，依托多種前沿核心技術，實現交通管控、綜合運輸、健康監測等交通應用，使交通系統與經濟、社會、資源等因素有機的結合在了一起。當前，智慧交通的關注重點在數據處理、信息服務、交通管控等方面，涉及交通設施健康狀態監測方面的研究較少[107]。

　　但是，交通設施健康狀態對交通系統安全、高效運行至關重要，尤其是一些危險路段，交通設施損壞可能造成重大人員傷亡和財產損失。如果缺少可持續、有效的交通設施健康狀態監測，依靠人工檢測和事后維修，與智慧交通綠色、高效、安全的理念相悖[108]。通過在交通設施布置傳感器等小型機電系統，從而實現交通設施健康狀態監測，不僅可以保障交通系統安全運行，也可以指導對交通設施進行合理養護，是智慧交通發展的保障和重要內涵。

　　2.7結構健康監測應用難點

　　如前文所述，傳感器是捕獲交通設施健康狀態信息的基礎[109]。外部附著式傳感器附著在結構表面，通過聲波、激光、地面穿透雷達、圖像捕捉等技術對結構進行監測。優點是結構簡單、接收的信號較為強烈和對交通設施的結構影響小[110,111];缺點是容易受到環境的影響，對微損傷不夠敏感。內部嵌入式傳感器嵌入到交通設施結構內部，采集壓力、應變、溫度和潮濕度等數據，分析結構表面和結構內部的動態響應。

　　優點是能夠連續的、實時的采集結構和環境的信息，抗環境干擾的能力相對較強;不足之處是安裝在結構內部，安裝和維修困難。無論哪種傳感器，使之連續有效工作并采集監測信息都是傳感技術的重點和難點。Graziano等人[112]和Maruccio等人[113]指出，供電問題限制了無線傳感器廣泛應用于道路的健康狀態監測，電池供電嚴重阻礙了大型結構和基礎設施健康狀態監測技術的發展。雖然電池可以為傳感器供電，但是更換十分不便。因此，如何為傳感器供電成為制約交通設施健康狀態監測技術發展和廣泛應用的關鍵問題之一[114116]。

　　3交通環境能量采集及自供能交通設施健康狀態監測

　　3.1能量采集供電模式

　　將交通環境能量轉換為電能，可以為健康狀態監測供電，同時也可減少化石燃料的使用，保護生態環境[117,118]。自供能技術與無線傳感技術較為貼合，目前如下三類供電模式具有較大的應用潛力。第一類是自供電傳感集成系統。傳感器的工作原理是將外界的激勵轉化為電信號，自供電傳感集成系統則將外激勵轉換為電能，并在傳感器內部進行相應的電路處理，為傳感器正常工作供電，擺脫對電池的依賴。

　　第二類是給有源傳感器供電。該模式與第一類模式有些類似，但傳感器種類范圍擴大了很多。利用能量采集裝置將交通環境的能量轉換為電能，進行相應電路處理，直接或存儲后為無線傳感器供電，起到取代電池的作用。第三類是給無源傳感器配套設備供電。對于無源傳感器，由于它不需要電池供電，因此，需將處理過的電能輸送給低功耗數據采集設備，如609讀數儀。再將之與無源傳感器連接，獲取傳感信息。同樣的，最后外接無線模塊，完成數據的無線傳輸。將監測數據傳輸到無線節點后，需進一步保存至服務器。這時可通過光纜對接硬件設施或者用4G網絡對接互聯網的形式，使服務器接收傳感器采集的數據，以便于分析和處理[119]。

　　4挑戰和研究展望

　　結構健康狀態監測這一概念最初在上世紀70年代提出，用來對飛機等設備進行振動損傷識別;80年代后，開始對橋梁等工程設施進行振動損傷診斷;90年代后，由于無線傳感器、通信技術和計算機技術的出現，健康狀態監測開始向遠程在線監測發展[154]。國家“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出“打造系統完備、高效實用、智能綠色、安全可靠的現代化基礎設施體系。”多功能化、智慧化是未來交通系統的發展方向。而交通設施健康狀態對交通系統安全、高效運行至關重要，尤其是一些危險路段，交通設施損壞可能造成重大人員傷亡和財產損失。

　　交通設施健康狀態監測是智慧交通發展的保障和重要內涵。但是，交通設施健康狀態監測仍然存在許多問題，如：減少對交通系統的影響、排除噪聲干擾、適應多場景多目標多特征監測等，其中首先需要考慮的交通設施健康狀態監測傳感器供電問題，也是本文主要關注的問題。目前交通設施健康狀態監測傳感器供電主要有三種技術路線：電纜輸送，電池供電和能量采集技術。電纜可以在交通設施建設時布設。電纜輸送供電可靠。但是，電纜建設成本高，也缺乏改造的靈活性，偏遠地區難以實施。電池供電也比較可靠。

　　但是，電池壽命有限，對于數量龐大的傳感器網絡維護困難，對環境有污染。電池技術也是國內外研究熱點，但是能量存儲要實現跨越式突破也很困難。能量采集技術相比前兩種技術還很不成熟，但是發展潛力很大，一方面可以便捷、可持續的就近供電，另一方面零碳環保，已經吸引了國內外很多學者開展研究。目前交通環境能量采集與自供能交通設施健康狀態監測面臨著許多挑戰[109,112,155160]。

　　(1)由于實際工程環境噪聲、磁場、溫度、壓力等外界干擾因素，使得結構損傷引起的響應被掩蓋，數據處理難度提高。常見數據處理方法有小波包奇異嫡[161]、有限元模型[162]、卡爾曼濾波[163]等方法，通過針對單一或少量外界干擾因素影響，實現對結構損傷的量化和評估。這意味著考慮全方位、多重因素影響下的SHM，需要根據地域、監測對象的差異，協調和補充多種數據處理方法來實現健康狀態監測功能，這一過程繁瑣復雜，不易實現。此外，處理方法越復雜要求采集的數據越詳細，會導致數據存儲單元的負荷壓力增大。

　　(2)傳感器的優化布置是SHM工程應用的關鍵環節，不合理的布置方式容易出現線纜冗雜、參數失效等問題。面對大型交通設施的健康監測，信號線的制造、鋪設和維護也是一個重要問題。無線傳感技術作為作為傳感技術的研究熱點，已開發出4G、WIFI、Zigbee、藍牙等成熟技術。端到端的無線數據傳遞，在一定程度上可降低傳感器優化布置的難度。

　　(3)目前的能量采集裝置輸出功率仍然不能滿足自供能交通設施健康狀態監測長期穩定的供電需求，提高交通環境能量采集的輸出功率是亟待解決的關鍵問題。新型材料研發和創新結構設計是提高輸出功率的有效途徑。此外，多源多機制復合發電更能實現更高的輸出功率。

　　(4)車輛行駛對能量采集裝置產生很大沖擊;并且交通環境工況惡劣，魯棒性和可靠性是制約能量采集裝置在交通環境應用的關鍵因素，也是自供能交通設施健康狀態監測研究的難點。

　　(5)俘能裝置輸出的能量是交流電，需要整流、濾波和儲存后，再為健康狀態監測傳感器供電。這個過程中存在著電能消耗。在未來，需要進一步研究電能管理和存儲技術，提高電能品質和儲存效率，為健康狀態監測提供穩定可靠的電源。能量采集、電能管理和存儲、狀態監測、無線傳輸、信號處理、故障診斷和評估等功能的集成也是需要考慮的關鍵問題。

　　5結論

　　交通設施健康狀態監測可以指導科學維護和保障安全通行。采集交通環境能量為交通設施健康狀態監測的無線傳感節點供電具有可持續、便捷和綠色環保的優點。目前關于交通環境能量采集和交通設施健康狀態的研究有很多，但是考慮將交通環境能量采集與交通設施健康狀態監測結合的報道很少，還未見關于自供能交通設施健康狀態監測綜述、總結和提煉的報道。本文闡述了交通設施健康狀態監測是智慧交通發展的保障和重要內涵，論述了交通環境能量采集技術及交通設施健康狀態監測中的應用，探討了自供能交通設施健康狀態監測面臨的挑戰并進行了展望。主要的結論如下：

　　(1)交通設施健康狀態監測包括對道路、橋梁、軌道等設施的健康監測，獲取結構設施多方面的狀態信息，對健康情況做出科學判斷。交通設施的健康監測技術在不斷發展。局部監測和整體監測的方法可以使技術水平不夠成熟和統一的條件下，適用于多種健康監測環境;先進傳感技術如光纖傳感、無線傳感和計算機視覺傳感技術，有效地提高了數據傳輸的精確性、時效性和穩定性。交通設施健康狀態監測是智慧交通發展的保障和重要內涵，但供電是難題。交通環境存在大量能量，通過采集交通環境中的能量，為交通設施健康狀態監測傳感器供電，契合智慧交通綠色、高效、安全的發展理念。可以預見，隨著能量采集技術的發展，有望給健康狀態監測系統提供可持續的零碳電力供應。

　　(2)對于道路能量采集，電磁式能量采集減速帶的輸出功率最高，可以達到數十上百瓦，因此也是現階段最有可能應用的交通環境能量采集技術。如果考慮能量采集裝置對路面結構的影響，則應該減小裝置的道路空間占比，這時候壓電式和摩擦電式的能量采集減速帶展現出了較大的優勢。

　　(3)橋梁機械能量源主要是風和車輛作用產生的橋梁振動，具有低頻、隨機和不規則的特點。振動電磁式裝置和振動壓電式裝置是采集橋梁振動能量的常見方法。因為橋梁損傷具有巨大安全隱患，目前自供能橋梁健康狀態監測方面的研究和應用相對較多。

　　(4)大量偏遠地區的軌道交通設施存在供電體系不夠完善的問題，列車的高速行駛使軌道產生劇烈的振動，是軌道機械能的主要來源。軌道的振動頻率要高于橋梁結構的振動頻率，因此，除了振動電磁式和振動壓電式的獲能裝置外，結合激勵擴大組件能滿足旋轉電磁式俘能裝置的發電要求，但三種方式采集的能量大多還是mW級別。

　　(5)目前，輸出功率、器件可靠性、環境適應性等因素仍然是制約能量采集技術應用于交通設施健康狀態監測的最關鍵因素。為了獲得更高的性能，往往需要多學科交叉，從機電轉換機制、材料、結構、系統、電路、控制等多方面發力并形成合力突破。

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　　作者：杜榮華朱勝億魏克湘張文明鄒鴻翔