CN218293741U - 一种自供能港口码头防入侵电子围栏 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及港口安防技术领域，且公开了一种自供能港口码头防入侵电子围栏，包括外球壳和港口码头电子围栏，所述外球壳的内部活动套接有内球壳，所述外球壳与内球壳之间通过轴承转动连接。本实用新型通过设置内球壳、铜球、铝棒、挡板和金属电极，通过铝棒与挡板上表面PTFE膜发生滑动摩擦，在挡板转动和内球壳晃动的共同作用下，内球壳外壁的兔毛与外球壳内壁的Kapton膜发生滑动摩擦；通过摩擦生电来实现电子在正极与负极转移，利用电荷平衡原理，两个金属电极有电荷转移，最终形成电流，实现波浪能与电能之间的转换，进而可以保证港口码头电子围栏供能，从而避免造成市电资源的浪费。

Description

一种自供能港口码头防入侵电子围栏

技术领域

本实用新型涉及港口安防技术领域，更具体地说，本实用新型涉及一种自供能港口码头防入侵电子围栏。

背景技术

目前，港口的安防系统对港口的工作起着至关重要的作用，其中电子围栏是最普遍和常用的防范手段，电子围栏是一种主动式防入侵装置，可以做到击退或延迟入侵时间，现有技术的电子围栏的供电方式通常采用市电供电，从而导致浪费电力资源，增加市电的供电压力，而海洋是一种可利用资源，因此需要设计一种利用海洋波浪进行发电的电力围栏解决该问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种自供能港口码头防入侵电子围栏，具有自供能的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种自供能港口码头防入侵电子围栏，包括外球壳和港口码头电子围栏，所述外球壳的内部活动套接有内球壳，所述外球壳与内球壳之间通过轴承转动连接，所述内球壳的内部放置有铜球，所述内球壳的内部转动安装有挡板，所述挡板的顶活动安装有铝棒，所述外球壳的内部设置有电池处理模块，所述外球壳的设置有发电装置，所述发电装置包括有三个部分，分别为a、b和c三个发电单元，所述外球壳的内部设置有金属电极，三个所述发电单元包括有金属电极()、正极摩擦层材料和负极摩擦层材料。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述电池处理模块包括有储能电池、整流桥和电容器，所述储能电池、整流桥、发电装置、港口码头电子围栏和电容器之间通过导线并联连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述a发电单元包括铝棒和挡板，所述铝棒作为金属电极和正极摩擦层材料；将挡板上表面顺着铝棒运动的方向等间隔分为六个部分，间隔排布的三部分粘贴铜箔，所述铜箔作为金属电极，其上面粘贴PTFE膜，所述PTFE膜为负极摩擦层材料。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述b发电单元由内球壳内壁和铜球组成，所述铜球作为金属电极和正极摩擦层材料；将内球壳内壁竖向分成三部分，间隔排布的两部分粘贴铜箔，所述铜箔作为金属电极，其上面粘贴Kapton膜，所述Kapton膜为负极摩擦层材料。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述c发电单元包括外球壳内壁和内球壳外壁；在外球壳内壁顺着内球壳运动的方向均匀分成六部分，间隔排布的三部分依次贴上铜箔和Kapton膜，所述铜箔作为金属电极，铜箔其上面粘贴Kapton膜，所述Kapton膜为负极摩擦层材料；将内球壳外壁顺着内球壳运动的方向均匀分成六部分，间隔排布的三部分依次贴上铜箔和兔毛，所述铜箔作为金属电极，铜箔其上面粘贴兔毛，所述兔毛作为正极摩擦层材料。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述铜球位于外球壳中心正下端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型通过设置内球壳、铜球、铝棒、挡板和金属电极，通过铝棒与挡板上表面PTFE膜发生滑动摩擦，铜球在内球壳内晃动，在挡板转动和内球壳晃动的共同作用下，内球壳外壁的兔毛与外球壳内壁的Kapton膜发生滑动摩擦；通过摩擦生电来实现电子在正极与负极转移，利用电荷平衡原理，两个金属电极有电荷转移，最终形成电流，实现波浪能与电能之间的转换，进而可以保证港口码头电子围栏供能，从而避免造成市电资源的浪费。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型发电装置整体结构示意图；

图3为本实用新型港口码头电子围栏的结构示意图；

图4为本实用新型轴承的结构示意图；

图5为本实用新型发电装置的发电原理示意图；

图6为本实用新型电源处理模块的电路原理示意图；

图中：1、外球壳；2、内球壳；3、铜球；4、铝棒；5、挡板；6、轴承； 7、储能电池；8、整流桥；9、发电装置；10、港口码头电子围栏；11、电容器；12、金属电极；13、导线；14、正极摩擦层材料；15负极摩擦层材料。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图6所示，本实用新型提供一种自供能港口码头防入侵电子围栏，包括外球壳1和港口码头电子围栏10，外球壳1的内部活动套接有内球壳2，外球壳1与内球壳2之间通过轴承6转动连接，内球壳2的内部放置有铜球3，内球壳2的内部转动安装有挡板5，挡板5的顶活动安装有铝棒4，外球壳1的内部设置有电池处理模块，外球壳1的设置有发电装置9，发电装置9包括有三个部分，分别为a、b和c三个发电单元，外球壳1的内部设置有金属电极12；

当发电装置9海浪的冲击时，铝棒4在挡板5表面发生滚动，铝棒4与挡板5上表面PTFE膜发生滑动摩擦；铜球3在内球壳2内晃动，铜球3与内球壳2内壁上的Kapton膜发生滑动摩擦在挡板5转动和内球壳2晃动的共同作用下，内球壳2外壁的兔毛与外球壳1内壁的Kapton膜发生滑动摩擦；通过摩擦生电来实现电子在正极与负极转移，通过电荷平衡原理，两个金属电极12有电荷转移，最终形成电流，产生电压，实现波浪能与电能之间的转换；波浪能的存在不规则性与低频性，发电装置9产生的电压转换的电能利用储能电池7进行储存，进而可以保证港口码头电子围栏10供能。

其中，电池处理模块包括有储能电池7、整流桥8和电容器11，储能电池7、整流桥8、发电装置9、港口码头电子围栏10和电容器11之间通过导线13并联连接；

由于发电装置9在发电过程中受波浪的起伏幅度、频率以及易受其他外界因素影响，电压极其不稳定，故需要整流桥8以及电容器11对转换的电能进行处理后储存在储能电池7内部，三个发电单元和整流桥8串联形成一个发电组，然后与储能电池7串联储存电能，进而可以保证港口码头电子围栏 10供能；此外，发电装置9的电压较高电流较低，将多个发电装置9进行并联，可以大幅度的提高发电装置9的输出电流和输出功率。

其中，a发电单元包括铝棒4和挡板5，铝棒4作为金属电极12和正极摩擦层材料14；将挡板5上表面顺着铝棒运动的方向等间隔分为六个部分，间隔排布的三部分粘贴铜箔，铜箔作为金属电极12，其上面粘贴PTFE膜，PTFE 膜作为负极摩擦层材料15；

此时，挡板5上表面的PTFE膜与铝棒4之间有三个电极层，当发电装置 9被海浪的冲击时，铝棒4在挡板5表面发生滚动，铝棒4与挡板5上表面 PTFE膜发生滑动摩擦；挡板5上表面的PTFE膜在发电过程中起到负极摩擦层材料15和介电薄膜的作用，PTFE膜下面的铜箔作为金属电极12；铝棒4起正极摩擦层材料14的作用，PTFE膜与铝相比具有极高的电负性，PTFE膜在与铝棒4接触过程中，由于接触起电效应，PTFE膜得到电子，使得PTFE膜带有负电荷，当正极摩擦层材料14和负极摩擦层材料15分离后，由于PTFE膜是非金属高分子材料，能够束缚电子很长一段时间，当带电的PTFE膜再次与铝棒4接触时，由于电荷平衡能够使得电子在两个金属电极12之间转移，产生与电子转移方向相反且大小相等的电流。

其中，b发电单元由内球壳2内壁和铜球3组成，铜球3作为金属电极12和正极摩擦层材料14；将内球壳2内壁竖向分成三部分，间隔排布的两部分粘贴铜箔，铜箔作为金属电极12，其上面粘贴Kapton膜，Kapton膜为负极摩擦层材料15；

此时，内球壳2内壁上的Kapton膜与铜球3之间有两个电极层，当发电装置9被海浪的冲击时，铜球3在内球壳2内晃动，铜球3与内球壳2内壁上的Kapton膜发生滑动摩擦；内球壳2内壁上的Kapton膜发电过程中起到负极摩擦层材料15和介电薄膜的作用，Kapton膜下面的铜箔作为金属电极 12；铜球3起正极摩擦层材料14的作用，Kapton膜与铜相比具有极高的电负性，在与铜球3接触过程中，由于摩擦起电效应，Kapton膜得到电子，使得 Kapton膜带有负电荷，当正极摩擦层材料14和负极摩擦层材料15分离后，由于Kapton膜是非金属高分子材料，能够束缚电子很长一段时间，当Kapton 膜再次与铜球3接触时，由于电荷平衡能够使得电子在两个金属电极12之间转移，产生与电子转移方向相反且大小相等的电流。

其中，c发电单元包括外球壳1内壁和内球壳2外壁，在外球壳1内壁顺着内球壳2运动的方向均匀分成六部分，间隔排布的三部分依次贴上铜箔和 Kapton膜，铜箔作为金属电极12，铜箔其上面粘贴Kapton膜，Kapton膜为负极摩擦层材料15；将内球壳2外壁顺着内球壳2运动的方向均匀分成六部分，间隔排布的三部分依次贴上铜箔和兔毛，铜箔作为金属电极12，铜箔其上面粘贴兔毛，兔毛作为正极摩擦层材料14；

此时，内球壳2内壁上的Kapton膜与铜球3之间有2个电极层；当发电装置9被海浪的冲击时，铜球3在内球壳2内晃动，铜球3与内球壳2内壁上的Kapton膜发生滑动摩擦，内球壳2内壁上的Kapton膜发电过程中起到负极摩擦层材料14和介电薄膜的作用，Kapton膜下面的铜箔作为金属电极12；兔毛起正极摩擦层材料15的作用，兔毛下面的铜箔作为金属电极12； Kapton膜与兔毛相比具有极高的电负性，在与兔毛接触过程中，由于摩擦起电效应，Kapton膜得到电子，使得Kapton膜带有负电荷，当正极摩擦层材料 14和负极摩擦层材料15分离后，由于Kapton膜是非金属高分子材料，能够束缚电子很长一段时间，当带电的Kapton膜再次与兔毛接触时，由于电荷平衡能够使得电子在两个金属电极12之间转移，产生与电子转移方向相反且大小相等的电流。

其中，铜球3位于外球壳1中心正下端；

海面上环境比较复杂，装置在遭遇恶劣的海况时容易倾覆，导致收集效率低下，使用铜球3降低了装置的重心，使得装置在遭受海浪冲击倾覆时，装置可以自扶正。

本实用新型的工作原理及使用流程：

当发电装置9海浪的冲击时，铝棒4在挡板5表面发生滚动，铝棒4与挡板5上表面PTFE膜发生滑动摩擦；铜球3在内球壳2内晃动，铜球3与内球壳2内壁上的Kapton膜发生滑动摩擦在挡板5转动和内球壳2晃动的共同作用下，内球壳2外壁的兔毛与外球壳1内壁的Kapton膜发生滑动摩擦；通过摩擦生电来实现电子在正极与负极转移，通过电荷平衡原理，两个金属电极12有电荷转移，最终形成电流，产生电压，实现波浪能与电能之间的转换；波浪能的存在不规则性与低频性，发电装置9产生的电压转换的电能利用储能电池7进行储存，进而可以保证港口码头电子围栏10供能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种自供能港口码头防入侵电子围栏，包括外球壳(1)和港口码头电子围栏(10)，其特征在于：所述外球壳(1)的内部活动套接有内球壳(2)，所述外球壳(1)与内球壳(2)之间通过轴承(6)转动连接，所述内球壳(2)的内部放置有铜球(3)，所述内球壳(2)的内部转动安装有挡板(5)，所述挡板(5)的顶活动安装有铝棒(4)，所述外球壳(1)的内部设置有电池处理模块，所述外球壳(1)的设置有发电装置(9)，所述发电装置(9)包括有三个部分，分别为a、b和c三个发电单元，三个所述发电单元包括有金属电极(12)、正极摩擦层材料(14)和负极摩擦层材料(15)。

2.根据权利要求1所述的一种自供能港口码头防入侵电子围栏，其特征在于：所述电池处理模块包括有储能电池(7)、整流桥(8)和电容器(11)，所述储能电池(7)、整流桥(8)、发电装置(9)、港口码头电子围栏(10)和电容器(11)之间通过导线(13)并联连接。

3.根据权利要求1所述的一种自供能港口码头防入侵电子围栏，其特征在于：所述a发电单元包括铝棒(4)和挡板(5)，此时铝棒(4)作为金属电极(12)和正极摩擦层材料(14)；将挡板(5)上表面顺着铝棒运动的方向等间隔分为六个部分，间隔排布的三部分粘贴铜箔，所述铜箔作为金属电极(12)，其上面粘贴PTFE膜，所述PTFE膜为负极摩擦层材料(15)。

4.根据权利要求1所述的一种自供能港口码头防入侵电子围栏，其特征在于：所述b发电单元由内球壳(2)内壁和铜球(3)组成，此时铜球(3)作为金属电极(12)和正极摩擦层材料(14)；将内球壳(2)内壁竖向分成三部分，间隔排布的两部分粘贴铜箔，所述铜箔作为金属电极(12)，其上面粘贴Kapton膜，所述Kapton膜为负极摩擦层材料(15)。

5.根据权利要求1所述的一种自供能港口码头防入侵电子围栏，其特征在于：所述c发电单元包括外球壳(1)内壁和内球壳(2)外壁，在外球壳(1)内壁顺着内球壳(2)运动的方向均匀分成六部分，间隔排布的三部分依次贴上铜箔和Kapton膜，所述铜箔作为金属电极(12)，铜箔其上面粘贴Kapton膜，所述Kapton膜为负极摩擦层材料(15)；将内球壳(2)外壁顺着内球壳(2)运动的方向均匀分成六部分，间隔排布的三部分依次贴上铜箔和兔毛，所述铜箔作为金属电极(12)，铜箔其上面粘贴兔毛，所述兔毛作为正极摩擦层材料(14)。

6.根据权利要求1所述的一种自供能港口码头防入侵电子围栏，其特征在于：所述铜球(3)位于外球壳(1)中心正下端。

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