CN110435470A - 一种多供能系统的无人机供能平台及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多供能系统的无人机供能平台及其运行方法，包包括航标平台、能量收集模块、储能模块、无线充电模块、无人机平台以及管理系统，所述能量收集模块包括太阳能发电模块、风力发电模块、燃料电池模块和水流能发电模块；无人机平台设置在航标平台的顶部，无人机平台中设置有用于为无人机充电的无线充电模块；电池模块的蓄电池与无线充电模块相连，为无人机提供充电服务；能减少基站和无人机母船的建造成本，同时有效解决了无人机续航问题；使用太阳能‑风能‑水流能联合供电的方式，解决航标供电稳定性和容量的问题；同时申请的热管理设计可显著提高电池模块的环境适应性；本发明所述运行方法，能够确保航标平台安全可靠和高效运行。

Description

一种多供能系统的无人机供能平台及其运行方法
技术领域
本发明属于船标设计领域，具体涉及一种多供能系统的无人机供能平台及其运行方法。
背景技术
随着长江经济带的不断开发和内河水运的快速发展，水上运输格局和水上交通风险分布都发生了巨大变化，海事部门水上交通安全管理、水上人命救助和水域巡航执法等任务日益繁重。
然而目前无人机存在续航时间短，巡航范围受限等缺点，加上现有海事无人机充电方式的不足的问题，严重限制了无人机在海事巡航的应用；各海事局已逐步采用巡航艇、无人机和岸基联合立体巡航的方式加大海事巡航力度，提高船舶航行的安全性。但经过本项目组的研究发现，现有联合立体巡航中无人机电量不足需要充电时，无人机需要返回到岸基或无人机母船进行充电，无人机充电完成后返航到原来巡航地点继续巡航。由于现有充电方式的限制，给无人机巡航的发展带来局限性，造成了无人机巡航运行成本大、能耗高、巡航范围半径小等问题。
(1)运行成本大：以长江为例，长江流域东西跨度大，且航段条件复杂。而无人机续航能力不足，巡航航程较短；为了解决这一问题，海事部门需要投入较大成本在长江沿岸新建大量无人机充电基站，或购置无人机母船为无人机提供充电场所；另一方面，单个无人机巡航范围有限，而长江流域需要无人机巡航的范围较大，并且为了提高巡航效率，无人机返回基站充电时需要另一架无人机接替巡航工作，因此海事部门需要投入较大成本来定制更多的无人机。
(2)能耗高；当进行沿海海域巡航时，无人机远离岸基基站；为了给无人机进行充电，无人机母船一般随着无人机出航，高能耗则由无人机巡航作业和无人机母船航行所造成，而母船航行的能耗往往比无人机作业能耗要高很多。
(3)巡航范围半径小；无人机的巡航半径往往根据其最大续航里程的一半来划定，由于无人机需要母船和岸基充电站的支持，因此无人机的巡航范围往往受到母船或岸基充电站的限制，无人机的巡航效果不能达到最大化。
考虑到海事无人机的特殊应用方式和工作环境，如远离岸基，在江面上长时间进行海事巡航、执法取证、远距离监测等。传统有线充电严重限制了无人机的充电条件，使得无人机在执行任务时需预留大部分时间进行原路径返回充电，大大降低了无人机的工作时长和工作效率，又浪费了多余的成本来建造无人机供电基站和购置无人机母船。因此，为了解决无人机因充电条件而导致的高能耗、高成本和低效率的问题，迫切需要一种建设和维护成本低、绿色环保的新型巡航无人机供能方式。
目前航标多采用太阳能辅助供电的方式进行供电，但是，考虑到由于昼夜更替或阴雨、雾霾天气等情况下，太阳能供电不能发挥很大作用，导致太阳能无法持续为平台提供所需的电能。另一方面，由于无人机充电消耗的电量较多，太阳能的供电方式不足以满足所有功能元件的需求；导致供电的稳定性和容量上存在问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种多供能系统的无人机供能平台及其运行方法，利用太阳能-风能-水能发电装置将太阳能和风能以及水能转化为电能来为整个系统供，提高供电稳定性和供电容量电；并利用无线充电装置对停放平台上的无人机进行充电，延长无人机的巡航时间，扩大无人机的巡航范围，并且减少无人机母船的开航次数和基站的建设量。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种多供能系统的无人机供能平台，包括航标平台、能量收集模块、储能模块、无线充电模块、燃料电池模块、无人机平台以及管理系统，所述能量收集模块包括太阳能发电模块、风力发电模块和水流能发电模块；无人机平台设置在航标平台的顶部，无人机平台中设置有用于为无人机充电的无线充电模块；所述储能模块包括蓄电池、热传导结构以及加热器件，热传导结构设置在蓄电池的外侧，加热器件与蓄电池电连接，加热器件与蓄电池之间设置有加热器件开关；
无线充电模块包括逆变器、发射线圈和无线充电开关，所述逆变器的输入端与蓄电池的输出端连接，发射线圈与逆变器的输出端连接；
所述管理系统包括控制器、电压电流传感器、温度传感器、压力传感器以及电压调理电路；加热开关、逆变器、电压电流传感器、温度传感器、压力传感器以及电压调理电路均连接控制器；
太阳能发电模块、风力发电模块、水流能发电模块和燃料电池模块的电能输出端连接电压调理电路的输入端，电压调理电路的输出端连接蓄电池的充电端口；
燃料电池模块中设置有燃料电池控制器，燃料电池控制器的输入端连接控制器的输出端；
电压电流传感器用于监测蓄电池和电压调理电路的输出电压，温度传感器用于监测热传导结构的温度，压力传感器用于监测无人机平台是否有无人机停靠；控制器通过控制电压调理电路控制电能的输出。
储能模块中设置有多个蓄电池，蓄电池嵌入热传导结构，蓄电池与热传导结构紧密贴合，加热器件与热传导结构紧密贴合，加热器件用于加热所述热传导结构；所述蓄电池为磷酸锂电池。
加热器件采用PTC加热片，热传导结构铝材制成。
燃料电池模块包括光能制氢模块、储氢模块和氢燃料电池，光能制氢模块产生氢气存储于储氢模块，储氢模块为氢燃料电池提供燃料，氢燃料电池通过电压调理电路连接蓄电池的充电端口；燃料电池中设置有燃料电池控制器控制燃料电池燃料供给和排水工作，控制器通过控制燃料电池控制器控制燃料电池工作。
所述发射线圈采用平面螺旋线圈，设置在无人机平台内，发射线圈与无人机平台上表面的距离小于10cm。
压力传感器安装于无人机平台上，压力传感器设置有多个。
太阳能发电模块和风力发电模块设置在航标平台顶部，所述水流能发电模块位于航标平台吃水线以下；风力发电模块采用垂直轴风力发电机；所述水流能发电模块采用达里厄型垂直轴式水流能发电装置。
本发明所述多供能系统的无人机供能平台的运行方法，具体如下：
(1)电压电流传感器监测蓄电池的电压，并将所述电压值发送至控制器；当蓄电池的电压低于蓄电池充满电状态的电压时，控制器控制电压调理电路输出电流对蓄电池进行充电，蓄电池充满电时控制器控制电压调理电路切断；
当电压调理电路输出的电压在蓄电池充电安全电压范围内，控制器控制电压调理电路输出并向蓄电池充电；
当电压调理电路输出电压过高时，控制器控制电压调理电路降低输出电压到蓄电池充电安全电压范围内，或阻断电压调理电路输出；
当蓄电池电压小于充满电状态的电压时，且太阳能发电模块，风力发电模块，水流能发电模块均不能正常工作时，控制器通过控制燃料电池模块开始工作，为蓄电池供电；
(2)当温度传感器监测热传导结构的温度，在蓄电池进行充电或放电工作时，控制器先确认蓄电池温度是否在蓄电池正常工作的温度范围；当测量值低于0℃时，控制器控制加热开关闭合，加热器件对热传导结构加热，进而加热蓄电池；
(3)当压力传感器感应到有无人机停靠，压力传感器向控制器发送需要充电信号；控制器判断蓄电池电压高于设定值时，控制器控制无线充电模块的逆变器工作，对无人机进行无线充电；控制器判断蓄电池的电压低于设定值时，则控制器向无人机发送等待充电指令，蓄电池的电压达到输出设定值后，控制器控制无线充电模块向无人机充电。
当太阳能发电模块、风力发电模块、水流能发电模块以及燃料电池模块四种发电模块同时工作，且四种发电模块的输出不平衡时，将供电过高的供电模块电压调理电路向降低其开路电压方向调整，或将供电过低的供电模块电压调理电路向增高其开路电压方向调整，或同时进行上述两种调整，使供电电压达到蓄电池合理的充电范围内。
当太阳能发电模块、风力发电模块、水流能发电模块和燃料电池模块中一个或多个发电模块输出不稳定时，将与所述发电模块相连的电压调理电路向降低开路电压的方向调整或切断其压调理电路，限制其输出。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明所述多供能系统的无人机供能平台取代基站和母船作为无人机充电场所，减少了基站和无人机母船的建造成本，同时有效解决了无人机续航问题，大大提高了无人机巡航效率和巡航半径。具有较好的现实意义和应用潜力，在水上交通领域有着广泛的应用前景；采用无线充电模块对无人机进行充电，能做到无需值守人员，实现航标平台的智能化管理和运行，
使用太阳能-风能-水流能联合供电的方式，解决水面上航标供电稳定性和容量的问题；能源联合目前航标多采用太阳能辅助供电的方式进行供电，但是，考虑到由于昼夜更替或阴雨、雾霾天气等情况下，太阳能供电不能发挥很大作用，导致太阳能无法持续为平台提供所需的电能；
本发明还提供燃料电池模块对蓄电池供电，能实现在极端情况下其他三种发电模块不能正常供电情况下持续为蓄电池供电，进一步提高系统的可靠性；
另一方面，由于无人机充电消耗的电量较多，太阳能的供电方式的供电能力不足，结合风力发电和水流能发电补充，在长江中江水时时刻刻处在流动之中，航标又处在江水之中，采用水流能发电便能够持续不断的为航标平台提供电能，采用多源联合供能模块能有效解决这些问题；
本发明采用热传导结构与蓄电池紧密贴合有利于在电池周围形成稳定的温度场，并且将加热器件设置在热传导结构中，能够使蓄电池在短时间内快速升温；热传导结构和加热器件的主要作用体现在两个方面：一方面将电池工作产生的热量传导并提供更大的散热面，提高热散发效率，均衡电池单体间温度；另一方面在低温环境时将发热片通过热传导结构向蓄电池加热使其保持在一个稳定的工作温度。
进一步的，采用磷酸锂电池作为蓄电池；磷酸锂电池因比能量大、工作电压高、循环寿命长且自放电率低，适合应用于航标中。
本发明所述运行方法，能够确保航标平台安全可靠和高效运行，控制器通过电压调理电路控制能量收集模块对蓄电池充电作业的安全和有效，并且设置了蓄电池输出的安全阈值，有利于提高蓄电池的效率以及延长其使用寿命；利用电压调理电路对多电源输出进行协调管理，提高了供电的稳定性，有利于提高蓄电池电池寿命；并且燃料电池能量转换率超过80％，可以将能量高效充分供给蓄电池，减少能量浪费。
附图说明
图1是本发明总体原理框图；
图2是本发明的一种多供能系统的无人机供能平台和无人机；
图3是本发明的电池模块位置示意图；
图4是本发明的平面螺旋线圈和逆变器；
图5是本发明的电压调理电路；
附图中，1、能量收集模块；2、电池模块；3、无线充电模块；4、管理系统；5、太阳能发电模块；6、风力发电模块；7、水流能发电模块；8、无人机平台；9、发射线圈；10、无人机；11、吃水线；12、发热器件；13、铝片；14、蓄电池；15、逆变器；16、航标平台；17电压调理电路；18、加热开关；19、电压电流传感器；20、温度传感器；21、压力传感器；22、控制器；23、燃料电池模块；24、光能制氢模块；25、储氢模块；26、氢燃料电池；27、燃料电池控制器；171、输入整流部；172、变压器；173、输出整流部；174、斩波电路。
具体实施方式
下面结和附图对本发明进行详细阐述。
如图1所示，一种多供能系统的无人机供能平台，包括航标平台、能量收集模块1、储能模块2、无线充电模块3、无人机平台8以及管理系统4，所述能量收集模块1包括太阳能发电模块5、风力发电模块6和水流能发电模块7；无人机平台8设置在航标平台的顶部，无人机平台8中设置有用于为无人机充电的无线充电模块3；所述储能模块2包括蓄电池14、热传导结构13以及加热器件12，热传导结构13设置在蓄电池14的外侧，加热器件12与蓄电池14电连接，加热器件12与蓄电池14之间设置有加热器件开关；所述管理系统4包括控制器22、电压电流传感器19、温度传感器20、压力传感器21以及电压调理电路17；加热开关18、逆变器15、电压电流传感器19、温度传感器20、压力传感器21以及电压调理电路17均连接控制器22；
太阳能发电模块5、风力发电模块6和水流能发电模块7的电能输出端连接电压调理电路17的输入端，电压调理电路的输出端连接蓄电池14的充电端口；
电压电流传感器19用于监测蓄电池14和电压调理电路17的输出电压，温度传感器20用于监测热传导结构13的温度，压力传感器21用于监测无人机平台8是否有无人机10停靠；控制器22用于控制电能的输出。
如图1和图3所示，无线充电模块3包括逆变器15、发射线圈9和无线充电开关，所述逆变器15的输入端与蓄电池14的输出端连接，发射线圈9与逆变器15的输出端连接；所述发射线圈9采用平面螺旋线圈，设置在无人机平台8内，发射线圈9与无人机平台8上表面的距离小于10cm。
如图4所示，储能模块2中设置有多个蓄电池14，蓄电池14嵌入热传导结构13，蓄电池14与热传导结构13紧密贴合，加热器件12与热传导结构13紧密贴合，加热器件12用于加热所述热传导结构13；加热器件12采用PTC加热片，热传导结构13铝材制成。
所述蓄电池14为磷酸锂电池。
压力传感器21安装于无人机平台8上，压力传感器21设置有多个。
在一个具体实施例1中，如图1所示，一种多供能系统的无人机供能平台包括航标平台16，航标平台16上有能量收集模块1，所述能量收集模块1包括太阳能发电模块5，风力发电模块6，水流能发电模块7和燃料电池模块23，燃料电池模块23中设置光能制氢模块24；如图2所示，太阳能发电模块5、风力发电模块6和光能制氢模块24设置在航标平台1上，水流能发电模块7设置在航标平台1的吃水线11以下。
风力发电模块6采用垂直轴风力发电机，垂直轴风力发电机较水平轴风力发电机具有风能利用率高、启动风速低、无需对风选向、制造和维护成本低等优势，因此采用垂直轴风力发电机捕获风能；叶轮是风力发电机吸收风能的关键部件，它直接决定风力发电机的重要性能指标-风能利用系数，本发明选用较稳定的NACA0015叶片。
水流能发电模块7采用达里厄型垂直轴式水流能发电装置，与传统发电装置相比，具有更灵活、更有创新空间和发电效率更高等优点，适用于趸船或航标船，对船舶本身的结构强度及稳性影响较小。叶片是将水流能转化为机械能的关键零部件，其翼型对发电效率会产生比较明显的影响，因此叶片翼型的选择将直接影响到水流能发电效率，本实施例中，NACA4412具有较大的升阻比，因此选择NACA4412翼型叶片为本实施例中的叶片。
太阳能发电模块5、风力发电模块6以及水流能发电模块7与电压调理电路17相连后接蓄电池14的充电端口，燃料电池模块23包括光能制氢模块24、储氢模块25和氢燃料电池26，光能制氢模块24产生氢气存储于储氢模块25，储氢模块25为氢燃料电池26提供燃料，氢燃料电池26通过电压调理电路17连接蓄电池14的充电端口；燃料电池26中设置有燃料电池控制器27控制燃料电池燃料供给和排水工作，控制器22通过控制燃料电池控制器27控制燃料电池工作。
本申请蓄电池14采用磷酸锂电池具有比能量大、工作电压高、循环寿命长、自放电率低等优点，然而由于水面上昼夜温差较大，尤其是冬季气温较低的时候，对锂电池性能会造成一定影响。为了将锂离子电池运用到航标上，需要对电池组内部的温度场进行调控，使电池组温度控制在合理范围内，并保持温度场分布的均匀。因此，如图3所示，将蓄电池14与热传导结构13紧密贴合，所述铝片中嵌有发热器件12，本实施例中发热器件12为PTC板，PTC板通过加热开关18接入蓄电池14；PTC是一种热转换效率高、通电后会产热的加热材料，能够使蓄电池14在短时间内快速升温，在达到一定温度后又能防止温度升得过高；热传导结构13和发热器件12的主要作用体现在两个方面：一方面将蓄电池14内部产生的热量传导到热传导结构13并散发，均衡蓄电池14温度；另一方面是在冬季低温时将发热器件12产生的热量通过铝片均匀传递给蓄电池14，使其工作时能始终保持在合适的温度。
作为本发明一个可选实施例，储能模块2中设置有多个蓄电池14，蓄电池14嵌入热传导结构13，蓄电池14与热传导结构13紧密贴合，加热器件12与热传导结构13紧密贴合，加热器件12用于加热所述热传导结构13；采用一铝块，在铝块上开设若干用于放置蓄电池14的凹槽，形成热传导结构13，使得蓄电池14能与所述凹槽侧壁紧密贴合，热传导结构13既能将加热器件的热量传导至蓄电池14使其快速达到并保持在工作温度，在蓄电池14工作或充电过程中温度过高时，热传导结构13起到散热的作用，使蓄电池14的温度不会超过其安全使用范围，而且加热器件12采用PTC板，PTC板在不加热时还能很好地散热。
无线充电模块3包括逆变器15和发射线圈9，蓄电池14的输出端与逆变器15的输入端连接；本实施例中蓄电池14输出12V直流电，经过逆变器15逆变输出频率为500kHz的交流电至发射线圈9；发射线圈9采用平面螺旋型线圈，平面螺旋型线圈与圆柱螺旋管型相比品质因数都较高，更加适合无线电能传输，如图4所示，本实施例中发射线圈9匝数为6匝，线圈内直径和线圈外直径平均值为0.7m；发射线圈9埋设在无人机平台8上，其距离无人机平台8上表面2mm；无人机平台采用表面钝化处理的铝合金材质；在无人机底座上安装好接收线圈，接收线圈与发射线圈相同规格，无人机10停靠时要使接受线圈和发射线圈尽可能同心；无人机开始充电时，无线充电模块的逆变器将500kHz的交流电施加在发射线圈上，发射线圈产生高频磁场，耦合在无人机的接收线圈上，从而使电磁能量耦合到无人机内部，无人机充电完成，通过无人机自身的调理电路即可对无人机的电池进行充电。
本发明所述电压调理电路采用典型的开关电源调理电路，如图5所示，对于三种电源的任意一种，若其输出为交流电，则其输出时先通过输入整流部171后，再通过斩波电路174逆变为高频交流电，高频交流电通过变压器172变压后再整流输出部173出到蓄电池上。若电源模块输出为直流电，则省去电压调理电路中第一步输入整流部171；
控制器22作用在斩波电路174的开关器件上，控制器22输出PWM波，通过调整PWM波的占空比控制所述开关器件开关时间，进而可以实现输出电压的调整。
控制器22通过电压电流传感器19测量蓄电池14的电压，当蓄电池14的电压低于蓄电池14充满电时的电压时，电压调理电路17输出电流对蓄电池14进行充电；蓄电池14充满电时的电压是采用的蓄电池14自身参数。
燃料电池26包含燃料电池控制器27控制燃料电池供给燃料、排水、等工作，控制器22通过控制燃料电池控制器27控制燃料电池26的工作。控制器22通过电压电流传感器19测量蓄电池14的电压，判断当蓄电池14电压小于第一设定值时，控制器22控制燃料电池控制器27为氢燃料电池26补给燃料和排水，使氢燃料电池26开始工作，为蓄电池14供电。
当蓄电池14电压小于第二设定值时，切断无线充电开关，保证该多供能系统的无人机供能平台能够继续运行。
控制器22通过电压电流传感器19测量电压调理电路17的电压，只有当电压调理电路17输出的电压是安全且可用的，控制器22控制电压调理电路17输出；安全指的是电压不会过高以至于对蓄电池造成损害，该设定值与蓄电池的设计参数相关，可用指的是电压调理电路17输出的电达到可以对蓄电池充电的电压。当电压调理电路17电压过高时，控制器22控制电压调理电路17降低输出电压到安全可用的范围，或阻断电压调理电路输出。
当温度传感器20测量热传导结构13温度，在多蓄电池进行充电或蓄电池放电工作时，控制器需要先检测蓄电池温度，保证蓄电池工作在合适的温度范围，当测量值低于0℃时，控制器22控制加热开关18闭合；
当压力传感器21感应无人机10停靠，且蓄电池14电压高于设定值，控制器22控制无线充电模块3的逆变器15工作，开始对无人机10进行无线充电。
进一步，控制器还可以通过控制电压调理电路实现对太阳能-风能-水流能三种功能方式出力的协调管理：
(1)当多种供电方式并存，且供电输出分配不平衡时，将供电过高的供电模块电压调理电路17向降低其开路电压方向调整，或将供电过低的供电模块电压调理电路17向增高其开路电压方向调整，或同时进行上述两种调整。若电压调理电路17完全按照相同开路电压配置，则其输出功率的分配取决于内阻，然而事实环境却又很大的变化，不同的供电模块有适合的输出范围，利用调整电压调理电路17开路电压的方式可以改变输出分配，有利于供电模块和蓄电池14的维护。
(2)当单一或多个供电模块供电不稳定时，可以将与该供电模块相连的电压调理电路17向降低开路电压的方向调整，限制其输出，从而提高供电稳定性。比如可能存在的一种工况：现场风力不稳定，风力发电模块6供电能力变化幅度很大，可限制其输出，将与风力发电模块6相连的电压调理电路17向降低开路电压的方向调整，使其输出能力减弱，可以提高供电稳定性。
本实施例中的压力传感器21安装于无人机平台8上，当无人机10停靠在无人机平台8上，压力传感器上感受到的压力发生变化，压力传感器21向控制器22发送受压信号，控制器22控制无线充电模块向无人机充电。
使用本申请的方案可以达到以下技术效果：首先，多供能系统的无人机供能平台取代基站和母船作为无人机充电场所，减少了基站和无人机母船的建造成本，同时有效解决了无人机续航问题，大大提高了无人机巡航效率和巡航半径。具有较好的现实意义和应用潜力，在水上交通领域有着广泛的应用前景。其次，本申请使用太阳能-风能-水流能联合供电的方式，解决了水面上航标供电稳定性和容量的问题。并且，申请使用的电池模块采用磷酸锂电池作为蓄电池，并且使用铝片和PTC板对电池进行热管理，提高了蓄电池的可靠性。
以长江上航标为例，由于长江江面开阔，摩擦力小，对风的减弱能力远远低于陆地，特别是长江中下游段，没有复杂地形对气流的影响，此河段一般风力大，且风期较长。在长江中江水时时刻刻处在流动之中，航标又处在江水之中，采用水流能发电便能够持续不断的为航标平台提供电能，但考虑到长江一年内流速差异巨大，枯水期与汛期存在明显的不同，单一的水流能供电并不能满足平台的供电需求；采用多源联合供能模块能有效解决这些问题。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，包括航标平台、能量收集模块(1)、储能模块(2)、无线充电模块(3)、燃料电池模块(23)、无人机平台(8)以及管理系统(4)，所述能量收集模块(1)包括太阳能发电模块(5)、风力发电模块(6)和水流能发电模块(7)；无人机平台(8)设置在航标平台的顶部，无人机平台(8)中设置有用于为无人机充电的无线充电模块(3)；所述储能模块(2)包括蓄电池(14)、热传导结构(13)以及加热器件(12)，热传导结构(13)设置在蓄电池(14)的外侧，加热器件(12)与蓄电池(14)电连接，加热器件(12)与蓄电池(14)之间设置有加热器件开关；
无线充电模块(3)包括逆变器(15)、发射线圈(9)和无线充电开关，所述逆变器(15)的输入端与蓄电池(14)的输出端连接，发射线圈(9)与逆变器(15)的输出端连接；
所述管理系统(4)包括控制器(22)、电压电流传感器(19)、温度传感器(20)、压力传感器(21)以及电压调理电路(17)；加热开关(18)、逆变器(15)、电压电流传感器(19)、温度传感器(20)、压力传感器(21)以及电压调理电路(17)均连接控制器(22)；
太阳能发电模块(5)、风力发电模块(6)、水流能发电模块(7)和燃料电池模块(23)的电能输出端连接电压调理电路(17)的输入端，电压调理电路(17)的输出端连接蓄电池(14)的充电端口；
燃料电池模块(23)中设置有燃料电池控制器(27)，燃料电池控制器(27)的输入端连接控制器(22)的输出端；
电压电流传感器(19)用于监测蓄电池(14)和电压调理电路(17)的输出电压，温度传感器(20)用于监测热传导结构(13)的温度，压力传感器(21)用于监测无人机平台(8)是否有无人机(10)停靠；控制器(22)通过控制电压调理电路(17)控制电能的输出。
2.根据权利要求1所述多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，储能模块(2)中设置有多个蓄电池(14)，蓄电池(14)嵌入热传导结构(13)，蓄电池(14)与热传导结构(13)紧密贴合，加热器件(12)与热传导结构(13)紧密贴合，加热器件(12)用于加热所述热传导结构(13)；所述蓄电池(14)为磷酸锂电池。
3.根据权利要求2所述航标的多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，加热器件(12)采用PTC加热片，热传导结构(13)铝材制成。
4.根据权利要求1所述航标的多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，燃料电池模块(23)包括光能制氢模块(24)、储氢模块(25)和氢燃料电池(26)，光能制氢模块(24)产生氢气存储于储氢模块(25)，储氢模块(25)为氢燃料电池(26)提供燃料，氢燃料电池(26)通过电压调理电路(17)连接蓄电池(14)的充电端口；燃料电池(26)中设置有燃料电池控制器(27)控制燃料电池燃料供给和排水工作，控制器(22)通过控制燃料电池控制器(27)控制燃料电池工作。
5.根据权利要求1所述航标的多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，所述发射线圈(9)采用平面螺旋线圈，设置在无人机平台(8)内，发射线圈(9)与无人机平台(8)上表面的距离小于10cm。
6.根据权利要求1所述的航标的多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，压力传感器(21)安装于无人机平台(8)上，压力传感器(21)设置有多个。
7.根据权利要求1所述航标的多供能系统的无人机供能平台，其特征在于，太阳能发电模块(5)和风力发电模块(6)设置在航标平台顶部，所述水流能发电模块(7)位于航标平台吃水线以下；风力发电模块(6)采用垂直轴风力发电机；所述水流能发电模块(7)采用达里厄型垂直轴式水流能发电装置。
8.一种权利要求1所述航标的多供能系统的无人机供能平台的运行方法，其特征在于，
(1)电压电流传感器(19)监测蓄电池(14)的电压，并将所述电压值发送至控制器(22)；当蓄电池(14)的电压低于蓄电池(14)充满电状态的电压时，控制器(22)控制电压调理电路(17)输出电流对蓄电池(14)进行充电，蓄电池(14)充满电时控制器(22)控制电压调理电路(17)切断；
当电压调理电路(17)输出的电压在蓄电池充电安全电压范围内，控制器(22)控制电压调理电路(17)输出并向蓄电池(14)充电；
当电压调理电路(17)输出电压过高时，控制器(22)控制电压调理电路(17)降低输出电压到蓄电池(14)充电安全电压范围内，或阻断电压调理电路(17)输出；
当蓄电池(14)电压小于充满电状态的电压时，且太阳能发电模块(5)，风力发电模块(6)，水流能发电模块(7)均不能正常工作时，控制器(22)通过控制燃料电池模块(23)开始工作，为蓄电池(14)供电；
(2)当温度传感器(20)监测热传导结构(13)的温度，在蓄电池(14)进行充电或放电工作时，控制器(22)先确认蓄电池温度是否在蓄电池正常工作的温度范围；当测量值低于0℃时，控制器(22)控制加热开关(18)闭合，加热器件(12)对热传导结构加热，进而加热蓄电池；
(3)当压力传感器(21)感应到有无人机(10)停靠，压力传感器(21)向控制器(22)发送需要充电信号；控制器(22)判断蓄电池(14)电压高于设定值时，控制器(22)控制无线充电模块(3)的逆变器(15)工作，对无人机(10)进行无线充电；控制器(22)判断蓄电池(14)的电压低于设定值时，则控制器(22)向无人机(10)发送等待充电指令，蓄电池(14)的电压达到输出设定值后，控制器(22)控制无线充电模块(3)向无人机(10)充电。
9.根据权利要求8所述的多供能系统的无人机供能平台的运行方法，其特征在于，当太阳能发电模块(5)、风力发电模块(6)、水流能发电模块(7)以及燃料电池模块(23)四种发电模块同时工作，且四种发电模块的输出不平衡时，将供电过高的供电模块电压调理电路(17)向降低其开路电压方向调整，或将供电过低的供电模块电压调理电路向增高其开路电压方向调整，或同时进行上述两种调整，使供电电压达到蓄电池(14)合理的充电范围内。
10.根据权利要求8所述的多供能系统的无人机供能平台的运行方法，其特征在于，当太阳能发电模块(5)、风力发电模块(6)、水流能发电模块(7)和燃料电池模块(23)中一个或多个发电模块输出不稳定时，将与所述发电模块相连的电压调理电路向降低开路电压的方向调整或切断其压调理电路(17)，限制其输出。
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