CN112803826B - 基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法 - Google Patents
基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112803826B CN112803826B CN202110137013.3A CN202110137013A CN112803826B CN 112803826 B CN112803826 B CN 112803826B CN 202110137013 A CN202110137013 A CN 202110137013A CN 112803826 B CN112803826 B CN 112803826B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- river
- energy
- piezoelectric
- data information
- spherical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 37
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 31
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 27
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 22
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 16
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 10
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 7
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 9
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 6
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 241001124569 Lycaenidae Species 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/04—Friction generators
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C13/00—Surveying specially adapted to open water, e.g. sea, lake, river or canal
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
- H02N2/185—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators using fluid streams
Abstract
本发明公开一种基于阵列式球形压电‑摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法，阵列式球形压电‑摩擦电能量采集器收集河流流动引起漂浮于河流上的球体振动带来的能量，通过压电和摩擦电两种方式输出电能、通过整流电路和能量收集存储装置，将收集到的能量存储在电容内，并为河流监测装置的各个部分供电。本发明在应用时，河流监测传感装置采集到的河流环境信息，通过无线方式发送给基站，进而展示在用户终端设备。本发明系统将河流动能转换为电能，并存储到超级电容，能量转换效率高，实现河流监测装置的自供电；同时充分利用了河流能源，对环境友好发展具有益处。
Description
技术领域
本发明涉及能量收集技术领域，尤其涉及一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法。
背景技术
洪水灾害对人们的生命财产存在着巨大的威胁。2020年的洪水灾害造成中国广西、贵州、广东、湖南、江西、重庆等26省(区、市)1122万人次受灾，57.1万人次紧急转移安置，21.3万人次需紧急生活救助；9300余间房屋倒塌，17.1万间不同程度损坏；农作物受灾面积861千公顷；直接经济损失241亿元，为了更好的应对这种自然灾害，就需要采取一定措施对河流进行长期的监测。
现如今的河流无线传感网络监测系统中，大部分都是采用蓄电池对系统进行供电，这就定期更换电池，然而针对一些环境比较恶劣和监测点繁多复杂的河流水域，更换电池需要耗费很高的人力物力成本，因此，解决河流监测装置的能源管理问题以及实现河流监测传感器的自供电对整个系统具有很大的意义。
随着微电子技术、无线电技术的飞速发展，大量的无线电传感器也开始逐步应用到生产生活当中。但在能量供给领域，依然采取着传统的供能方式，即利用化学能电池作为主要的能量供应系统，虽然化学能电池以方便的特点被广泛使用，但是其需要经常更换电池或充电、材料浪费、污染环境、回收困难等问题也日益突出。得益于能量收集技术的发展，采集环境能量并存储起来成为理想可行的解决方案。
发明内容
发明目的：针对以上问题，本发明提出一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法。
技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法，该系统具体包括：阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置、能量收集存储装置、河流监测传感装置、信息处理模块、无线传输模块、基站和用户终端设备；
所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置，用于将河流动能分别转换为摩擦电和压电，通过整流电路进行整流后，并联输出到所述能量收集存储装置；
所述能量收集存储装置，用于将所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置采集到的电能进行存储，同时为信息处理模块、河流监测装置与无线传输模块供电；
所述河流监测装置，用于周期性的采集河流生态的数据信息，并发送至信息处理模块；
所述信息处理模块，用于控制河流监测装置采集河流生态的数据信息，同时接收所述河流生态的数据信息，并进行处理后通过所述无线传输模块发送至基站；
所述基站，用于接收所述河流生态的数据信息并发送至用户终端设备；
所述用户终端设备，用于用户查看河流生态的数据信息。
优选的，所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置的输出端与所述能量收集存储装置的输入端电性连接；所述能量收集存储装置的输出端与所述信息处理模块电性连接；所述信息处理模块分别与所述河流监测装置、无线传输模块电性连接；所述基站分别与所述信息处理模块、所述用户终端设备无线连接。
优选的，所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置包括若干个球形能量采集装置，每一个所述球形能量采集装置包括球形能量采集器和若干个整流电路；
所述球形能量采集器，用于将河流动能分别通过摩擦和压力输出原始交流电至整流电路；
所述整流电路，用于将球形能量采集器得到的原始交流输出转换为直流，并输出至所述能量收集存储装置。
优选的，每一个所述球形能量采集器均是由内置五个PTFE球体的两个半球粘合得到的；所述半球内壁上均匀粘连五片压电陶瓷圆片；每一片所述压电陶瓷圆片的上下电极各引出一条导线，该导线均用于压电输出；
所述半球内壁上覆有一层双面导电铜膜；所述双面导电铜膜覆盖所述压电陶瓷圆片；上半球和下半球的双面导电铜膜的任意位置各引出一条导线，该导线均用于摩擦电输出；
所述球形能量采集器的任意位置存在一个引线孔；压电陶瓷圆片的导线以及双面导电铜膜的导线通过所述引线孔从球内穿出。
每一个所述压电陶瓷圆片均与一个整流电路对应连接；所述压电陶瓷圆的导线的输出端与整流电路的输入端电性连接；
每一个所述双面导电铜膜的导线均与一个整流电路对应连接，所述双面导电铜膜的导线的输出端与整流电路的输入端电性连接；
全部整流电路通过并联方式与所述能量收集存储装置的输入端电性连接。
优选的，所述球形能量采集器外表面任意位置固定一尼龙绳，所述尼龙绳自由端固定在岸边。
优选的，所述整流电路为桥式整流电路，由四个二极管构成。
本发明还提出一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统的监测方法，所述方法包括如下步骤：
(1)所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置收集电能，并存储在能量收集存储装置中，进而为信息处理模块供电；
(2)信息处理模块控制河流监测传感装置周期性的采集河流生态的数据信息，并将返回数据信息至信息处理模块；
(3)所述信息处理模块接收河流监测传感装置的数据信息并进行处理，将处理后的数据信息通过基站发送至终端设备；
(4)终端设备对接收的数据信息进行存储并显示，同时对不属于安全阈值范围的数据信息进行报警。
优选的，该方法还包括所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置将河流动能转换为电能，为河流监测装置、信息处理模块以及无线传输模块进行供电；具体方法为：
河流流动，引起漂浮于河流上的所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集器内的PTFE球体振动，撞击所述半球内壁上的压电陶瓷圆片，当压电材料受到外部载荷作用时，影响压电材料内部电荷移动，产生电能；同时压电材料内部极性相反的一部分的电荷出现在压电材料表面，通过导线传输至整流电路；
同时PTFE球体在上下振动的过程中与球内壁上的双面导电铜膜相互摩擦，在接触摩擦过程中由于PTFE球体和双面导电铜膜的电负性不同，使得摩擦层带等量异种电荷，在双面导电铜膜表面由于静电感应现象带有等量异种电荷，产生摩擦电能；双面导电铜膜间存在电场力，电荷在电场力的作用下，由高电势极板向低电势的极板运动，电荷通过导线传输至整流电路；
所述阵列式球形压电-摩擦电复合能量采集器收集得到的压电和摩擦电通过导线分别单独输出到整流电路中，所述整流电路将原始交流输出进行整流，并联输出直流至所述能量收集存储装置，并存储到超级电容中；所述能量收集存储装置的超级电容通过稳压电路输出电能为所述河流监测传感器、信息处理模块和所述无线传输模块进行供电。
优选的，在步骤(1)之前还包括：将所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置中的球形能量采集器阵列式排布在河流表面，同时将整流电路通过阵列式排布方式放置在河岸；
优选的，步骤(2)之前还包括：在待监测的河流的不同位置分别设置不同的河流监测点；所述河流监测点包括河流流速监测点、河流水位监测点、河流径流监测点、河流环境的温湿度监测点和风速监测点的一种或多种，分别对河流流速、河流水位、河流径流、河流环境的温湿度和风速的一种或多种数据信息进行采集。
优选的，步骤(4)对不属于阈值范围的数据信息进行报警，具体方法如下：
预先对进行监测的每一项河流生态的数据信息设置安全阈值范围；
若监测得到的河流生态的某一项数据信息不属于其所对应的安全阈值范围时，进行报警。
优选的，用户终端设备对分析处理后的数据信息以文字、图标或图片形式显示。
优选的，用户终端设备以颜色或声音形式报警。
有益效果：相较于现有技术，本发明技术方案具有以下有益技术效果：
本发明提出的阵列式球形压电-摩擦电能量收集器可以将河流流动引起的球体振动转换为电能，并存储到超级电容，能量转换效率高，实现河流监测装置的自供电；本发明利用阵列式球形压电-摩擦电复合能量代替传统电能，不仅实现了对河流能源的利用，而且对环境友好发展具有益处。
附图说明
图1为本发明的系统总览图；
图2为球形压电-摩擦电能量收集器结构示意图；
图3为本发明系统总体流程图；
图4为显示终端的监测数据图；
图中，1-球形压电-摩擦电能量采集器，2-整流电路，3-温湿度传感器，4-能量收集存储装置，5-STM32单片机，6-无线发射器，7-液位传感器，8-水流速传感器，9-基站，10-球形压电-摩擦电能量采集器的固定桩，11-尼龙固定绳，12-EVA粘合剂，13-压电陶瓷圆片PZT，14-引线孔，15-上半球摩擦材料(电极)铜，16-下半球摩擦材料(电极)铜，17-泡沫胶带，18-压电陶瓷铜底板，19-压电陶瓷表层银膜，20-压电陶瓷上电极导线，21-压电陶瓷下电极导线，22-聚乙烯球，23-上半球摩擦材料电极导线，24-下半球摩擦材料电极导线，25-摩擦材料(振动球)PTFE球，26-多股电极导线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
本发明所述的：一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法，参考图1，该系统具体包括：阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置、能量收集存储装置、河流监测传感装置、信息处理模块、无线传输模块、基站和用户终端设备；
所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置，用于将河流动能分别转换为摩擦电和压电，通过整流电路进行整流后，并联输出到所述能量收集存储装置；
所述能量收集存储装置，用于将所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置采集到的电能进行存储，同时为信息处理模块、河流监测装置与无线传输模块供电；
所述河流监测装置，用于周期性的采集河流生态的数据信息，并发送至信息处理模块；
所述信息处理模块，用于控制河流监测装置采集河流生态的数据信息，同时接收所述河流生态的数据信息，并进行处理后通过所述无线传输模块发送至基站；
所述基站，用于接收所述河流生态的数据信息并发送至用户终端设备；
所述用户终端设备，用于用户查看河流生态的数据信息。
优选的，所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置的输出端与所述能量收集存储装置的输入端电性连接；所述能量收集存储装置的输出端与所述信息处理模块电性连接；所述信息处理模块分别与所述河流监测装置、无线传输模块电性连接；所述基站分别与所述信息处理模块、所述用户终端设备无线连接。
优选的，所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置包括若干个球形能量采集装置，每一个所述球形能量采集装置包括球形能量采集器和整流电路；
所述球形能量采集器，用于将河流动能分别通过摩擦和压力输出原始交流电至整流电路；
所述整流电路，用于将球形能量采集器得到的原始交流输出转换为直流，并输出至所述能量收集存储装置。
优选的，参考图2，每一个所述球形能量采集器(1)均是由内置五个PTFE球体(25)的聚乙烯半球(22)通过粘合剂(12)粘合得到的；所述半球内壁上通过泡沫胶带(17)均匀粘连五片压电陶瓷圆片(13)；每一片所述压电陶瓷圆片(13)的上下电极各引出一条导线，分别为压电陶瓷上电极导线(20)、压电陶瓷下电极导线(21)，用于压电输出；
所述半球内壁上覆有一层双面导电铜膜(15为上半球摩擦材料电极铜、16为下半球摩擦材料电极铜)；所述双面导电铜膜(15、16)覆盖所述压电陶瓷圆片(13)；上球和下球的双面导电铜膜(15、16)的任意位置各引出一条导线，分别为上半球摩擦材料电极导线(23)、下半球摩擦材料电极导线(24)，用于摩擦电输出；
所述球形能量采集器(1)的任意位置存在一个引线孔(14)；压电陶瓷圆片(13)的导线(20、21)以及双面导电铜膜(15、16)的导线(23、24)缠绕形成多股(26)，通过引线孔(14)从球内穿出；
每一个所述压电陶瓷圆片(13)均与一个整流电路(2)对应连接；所述压电陶瓷圆(13)的导线(20、21)的输出端与整流电路(2)的输入端电性连接；
每一个所述双面导电铜膜(15、16)的导线(23、24)均与一个整流电路(2)对应连接，所述双面导电铜膜(15、16)的导线(23、24)的输出端与整流电路(2)的输入端电性连接；
全部整流电路(2)通过并联方式与所述能量收集存储装置(4)的输入端电性连接。
所述球形能量采集器(1)外表面任意位置固定一尼龙绳(11)，所述尼龙绳(11)自由端固定在岸边的固定桩(10)；
所述整流电路(2)为桥式整流电路，由四个二极管构成。
本发明还提出一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统的监测方法，所述方法包括如下步骤：
(1)所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置收集电能，并存储在能量收集存储装置中，进而为信息处理模块供电；
(2)信息处理模块控制河流监测传感装置周期性的采集河流生态的数据信息，并将返回数据信息至信息处理模块；
(3)所述信息处理模块接收河流监测传感装置的数据信息并进行处理，将处理后的数据信息通过基站发送至终端设备；
(4)终端设备对接收的数据信息进行存储并显示，同时对不属于安全阈值范围的数据信息进行报警。
优选的，该方法还包括所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置将河流动能转换为电能，为河流监测装置、信息处理模块以及无线传输模块进行供电；具体方法为：
河流流动，引起漂浮于河流上的所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集器(1)内的PTFE球体(25)振动，撞击所述半球内壁上的压电陶瓷圆片(13)，当压电材料受到外部载荷作用时，影响压电材料内部电荷移动，产生电能；同时压电材料内部极性相反的一部分的电荷出现在压电材料表面，通过导线引出至整流电路中进行整流，进而存储至能量收集存储装置中；
同时PTFE球体(25)在上下振动的过程中与球内壁上的双面导电铜膜(15、16)相互摩擦，在接触摩擦过程中由于PTFE球体(25)和双面导电铜膜(15、16)的电负性不同，使得摩擦层带等量异种电荷，在双面导电铜膜(15、16)表面由于静电感应现象带有等量异种电荷，产生摩擦电能；双面导电铜膜(15、16)间存在电场力，电荷在电场力的作用下，由高电势极板向低电势的极板运动，电荷通过导线(23、24)引出至整流电路中进行整流，进而存储至能量收集存储装置中；
所述阵列式球形压电-摩擦电复合能量采集器收集得到的压电和摩擦电通过导线分别单独输出到整流电路中，所述整流电路将原始交流输出进行整流，并联输出至所述能量收集存储装置，并存储到能量收集存储装置的超级电容中；所述能量收集存储装置的超级电容通过稳压电路输出电能为所述河流监测传感器、信息处理模块和所述无线传输模块进行供电。
优选的，在步骤(1)之前还包括：将所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置中的球形能量采集器阵列式排布在河流表面，同时将整流电路通过阵列式排布方式放置在河岸；
优选的，步骤(2)之前还包括：在待监测的河流的不同位置分别设置不同的河流监测点；所述河流监测点包括河流流速监测点、河流水位监测点、河流径流监测点、河流环境的温湿度监测点和风速监测点的一种或多种，分别对河流流速、河流水位、河流径流、河流环境的温湿度和风速的一种或多种数据信息进行采集。
优选的，步骤(4)对不属于阈值范围的数据信息进行报警，具体方法如下：
预先对进行监测的每一项河流生态的数据信息设置安全阈值范围；
若监测得到的河流生态的某一项数据信息不属于其所对应的安全阈值范围时，进行报警。
优选的，参考图4，用户终端设备对分析处理后的数据信息以文字、图标或图片形式显示。
优选的，用户终端设备以颜色或声音形式报警。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，所述系统具体包括：阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置、能量收集存储装置、河流监测传感装置、信息处理模块、无线传输模块、基站和用户终端设备；
所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置，用于将河流动能分别转换为摩擦电和压电，通过整流电路进行整流后，并联输出到所述能量收集存储装置；
所述能量收集存储装置，用于将所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置采集到的电能进行存储，同时为信息处理模块、河流监测装置与无线传输模块供电；
所述河流监测装置，用于周期性的采集河流生态的数据信息，并发送至信息处理模块；
所述信息处理模块，用于控制河流监测装置采集河流生态的数据信息，同时接收所述河流生态的数据信息，并进行处理后通过所述无线传输模块发送至基站；
所述基站，用于接收所述河流生态的数据信息并发送至用户终端设备；
所述用户终端设备，用于用户查看河流生态的数据信息；
所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置包括若干个球形能量采集装置，每一个所述球形能量采集装置包括球形能量采集器和若干个整流电路；
所述球形能量采集器，用于将河流动能分别通过摩擦和压力输出原始交流电至整流电路；
所述整流电路，用于将球形能量采集器得到的原始交流输出转换为直流，并输出至所述能量收集存储装置；
每一个所述球形能量采集器均是由内置五个PTFE球体的两个半球粘合得到的；所述半球内壁上均匀粘连五片压电陶瓷圆片；每一片所述压电陶瓷圆片的上下电极各引出一条导线，该导线均用于压电输出；
所述半球内壁上覆有一层双面导电铜膜；所述双面导电铜膜覆盖所述压电陶瓷圆片；上半球和下半球的双面导电铜膜的任意位置各引出一条导线，该导线均用于摩擦电输出；
所述球形能量采集器的任意位置存在一个引线孔；压电陶瓷圆片的导线以及双面导电铜膜的导线通过所述引线孔从球内穿出。
2.根据权利要求1所述的一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置的输出端与所述能量收集存储装置的输入端电性连接；所述能量收集存储装置的输出端与所述信息处理模块电性连接；所述信息处理模块分别与所述河流监测装置、无线传输模块电性连接；所述基站分别与所述信息处理模块、所述用户终端设备无线连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，每一个所述压电陶瓷圆片均与一个整流电路对应连接；所述压电陶瓷圆的导线的输出端与整流电路的输入端电性连接；
每一个所述双面导电铜膜的导线均与一个整流电路对应连接，所述双面导电铜膜的导线的输出端与整流电路的输入端电性连接；
全部整流电路通过并联方式与所述能量收集存储装置的输入端电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，所述球形能量采集器外表面任意位置固定一尼龙绳，所述尼龙绳自由端固定在岸边。
5.一种根据权利要求1-4中任一项所述基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统的监测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置收集电能，并存储在能量收集存储装置中，进而为信息处理模块供电；
(2)信息处理模块控制河流监测传感装置周期性的采集河流生态的数据信息，并将返回数据信息至信息处理模块；
(3)所述信息处理模块接收河流监测传感装置的数据信息并进行处理，将处理后的数据信息通过基站发送至终端设备；
(4)终端设备对接收的数据信息进行存储并显示，同时对不属于安全阈值范围的数据信息进行报警。
6.根据权利要求5所述的一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，在步骤(1)之前还包括：将所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置中的球形能量采集器阵列式排布放置在河流表面，同时将整流电路通过阵列式排布方式放置在河岸。
7.根据权利要求5所述的一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，步骤(1)之后还包括：在待监测的河流的不同位置分别设置不同的河流监测点；所述河流监测点包括河流流速监测点、河流水位监测点、河流径流监测点、河流环境的温湿度监测点和风速监测点的一种或多种，分别对河流流速、河流水位、河流径流、河流环境的温湿度和风速的一种或多种数据信息进行采集。
8.根据权利要求5所述的一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，步骤(4)对不属于阈值范围的数据信息进行报警，具体方法如下：
预先对进行监测的每一项河流生态的数据信息设置安全阈值范围；
若监测得到的河流生态的某一项数据信息不属于其所对应的安全阈值范围时，进行报警。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110137013.3A CN112803826B (zh) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | 基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110137013.3A CN112803826B (zh) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | 基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112803826A CN112803826A (zh) | 2021-05-14 |
| CN112803826B true CN112803826B (zh) | 2022-02-01 |
Family
ID=75813404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110137013.3A Active CN112803826B (zh) | 2021-02-01 | 2021-02-01 | 基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112803826B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113556059B (zh) * | 2021-08-30 | 2022-06-17 | 上海大学 | 基于涡激振动的压电与摩擦纳米发电相结合的能量收集器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109217611A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-15 | 苏州大学 | 一种复合式波浪能收集装置 |
| CN111355403A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-30 | 宁波大学 | 一种水母状的压电摩擦电复合式海洋机械能收集器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5396838B2 (ja) * | 2008-12-04 | 2014-01-22 | 日本電気株式会社 | 発電装置、流体用センサ及び流体用センサ網 |
| CN104836473B (zh) * | 2014-02-07 | 2018-11-02 | 北京纳米能源与系统研究所 | 采集声音能量的发电机和声音传感器 |
| KR101867055B1 (ko) * | 2016-09-20 | 2018-06-14 | 한국과학기술원 | 마찰대전 에너지하베스터 구조체 및 그 제조방법 |
| CN212367155U (zh) * | 2020-04-30 | 2021-01-15 | 广西大学 | 用于波浪能摩擦发电机阵列的扁平结构连接器 |
-
2021
- 2021-02-01 CN CN202110137013.3A patent/CN112803826B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109217611A (zh) * | 2018-10-22 | 2019-01-15 | 苏州大学 | 一种复合式波浪能收集装置 |
| CN111355403A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-30 | 宁波大学 | 一种水母状的压电摩擦电复合式海洋机械能收集器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112803826A (zh) | 2021-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ahmed et al. | Integrated triboelectric nanogenerators in the era of the internet of things | |
| Sanislav et al. | Energy harvesting techniques for internet of things (IoT) | |
| Chandrasekhar et al. | A fully packed spheroidal hybrid generator for water wave energy harvesting and self-powered position tracking | |
| Han et al. | A study on piezoelectric energy-harvesting wireless sensor networks deployed in a weak vibration environment | |
| CN110601331B (zh) | 一种基于摩擦纳米发电机的手机自充电系统 | |
| Panda et al. | Hybrid nanogenerators for ocean energy harvesting: mechanisms, designs, and applications | |
| CN112803826B (zh) | 基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法 | |
| CN111980846B (zh) | 一种自供能系统的波浪能发电装置及其发电方法 | |
| CN103312039A (zh) | 基于北斗卫星的通信基站电源控制与远程监控系统 | |
| CN113375716A (zh) | 基于多传感器数据融合的自供电输电线路在线监测系统 | |
| Ramya et al. | Energy harvesting in wireless sensor networks | |
| Menéndez et al. | Displacement current-based energy harvesters in power grids: Topologies and performance evaluation | |
| Wang et al. | Small-scale energy harvesting from environment by triboelectric nanogenerators | |
| CN113676077B (zh) | 一种基于摩擦纳米发电机的波浪板形波浪能采集装置 | |
| CN111355403B (zh) | 一种水母状的压电摩擦电复合式海洋机械能收集器 | |
| CN207460029U (zh) | 水面发电装置 | |
| KR101135878B1 (ko) | 미세압전진동자와 열전소자를 포함하는 하이브리드 구조의 에너지 하베스팅 시스템 및 이를 제조하는 방법 | |
| CN112461291A (zh) | 一种模块化拼接式自供能装置及海洋生物传感器系统 | |
| CN111865142A (zh) | 一种基于多悬臂梁能量采集器的自供能传感器 | |
| CN108933545B (zh) | 风力发电装置 | |
| CN106887894A (zh) | 一种无线传感器节点系统及无线传感器网络 | |
| CN211325053U (zh) | 室内跌倒检测护腕装置及跌倒检测系统 | |
| Hu et al. | Event-driven wireless temperature sensor networks powered by air-flow based nanogenerator | |
| Beeby et al. | Energy harvesting power supplies for electronic textiles | |
| CN212228917U (zh) | 一种自供能在线监测水质装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20220711 Address after: 210000 C03, Putian Science Park, No. 1, Putian Road, Qinhuai District, Nanjing, Jiangsu Province Patentee after: Nanjing ruifico Electromechanical Technology Co.,Ltd. Address before: No.219, ningliu Road, Jiangbei new district, Nanjing, Jiangsu Province, 210032 Patentee before: Nanjing University of Information Science and Technology |
|
| TR01 | Transfer of patent right |