阅读说明：本技术 一种新型自供电水体实时监测系统 (Novel self-powered water body real-time monitoring system ) 是由 陈华民 王军 李伟启 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种新型自供电水体实时监测系统,其特征在于,包括环形防水壳体和嵌于圆环中央的壳体；所述中央壳体内设置有若干传感器、储能单元、控制模块、数据处理模块和通信模块；所述若干传感器设置于中央壳体底部窗口处；所述环形防水壳体内设置有若干摩擦纳米发电器件；所述传感器、控制模块、数据处理模块和通信模块依次连接；所述储能单元与摩擦纳米发电器件和控制模块分别连接。本发明实现实现海洋传感网络不充电超长续航,解决现有技术中的海洋传感器分布广,但是其续航能力差,需要频繁回收,无法长时间实时监测的问题。(The invention relates to a novel self-powered water body real-time monitoring system which is characterized by comprising an annular waterproof shell and a shell embedded in the center of a ring; the central shell is internally provided with a plurality of sensors, an energy storage unit, a control module, a data processing module and a communication module; the sensors are arranged at a window at the bottom of the central shell; a plurality of friction nanometer power generating devices are arranged in the annular waterproof shell; the sensor, the control module, the data processing module and the communication module are connected in sequence; the energy storage unit is respectively connected with the friction nano power generation device and the control module. The invention realizes the non-charging ultra-long endurance of the ocean sensor network, and solves the problems that the ocean sensors in the prior art are wide in distribution, poor in endurance, required to be frequently recycled and incapable of being monitored in real time for a long time.)

一种新型自供电水体实时监测系统

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种新型自供电水体实时监测系统。

背景技术

海洋覆盖了地球表面的70%以上，水资源极为丰富。海洋能量是一种重要的可再生清洁能源，如果能够大规模商业应用，将会对全球能源结构，政治平衡，经济和社会发展产生重大改变。目前海水能量主要有潮汐能、海浪能、洋流能、温差能和盐差能，海浪能作为海洋能量开发的一个重要方向，由于缺乏经济的能量转换技术而很少被利用。目前，主要采用电磁发电技术来收集水体波动能量，但是对于较低的水体波动频率和运动模式，其转换效率很低。同时，电磁发电站的建造成本较高，对环境要求较高，很难与小型化的水体传感器集成。

水体检测在国家重大需求和科学前沿的研究中都具有很重要的作用，但是，目前阻碍水体检测技术发展的一是传感器灵敏度，另一方面是供电问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型自供电水体实时监测系统，实现实现海洋传感网络不充电超长续航，解决现有技术中的海洋传感器分布广，但是其续航能力差，需要频繁回收，无法长时间实时监测的问题

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型自供电水体实时监测系统，包括环形防水壳体和嵌于圆环中央的壳体；所述中央壳体内设置有若干传感器、储能单元、控制模块、数据处理模块和通信模块；所述若干传感器设置于中央壳体底部窗口处；所述环形防水壳体内设置有若干摩擦纳米发电器件；所述传感器、控制模块、数据处理模块和通信模块依次连接；所述储能单元与摩擦纳米发电器件和控制模块分别连接。

进一步的，所述摩擦纳米发电器件包括依次设置内部摩擦纳米发电层和下层摩擦纳米发电层。

进一步的，所述内部摩擦纳米发电层的形状为球形或椭球形。

进一步的，所述内部摩擦纳米发电层采用聚甲基硅树脂、氨基硅树脂和氟硅树脂。

进一步的，所述下层摩擦纳米发电层包括绝缘层和电极层。

进一步的，所述储能单元包括微能量管理电路，用于将摩擦纳米发电器件产生的电能存储于储能单元。

进一步的，所述传感器将采集的数据依次通过的驱动电路、放大电路、滤波电路和转换电路后传送至控制模块。

一种新型自供电水体实时监测系统的监控方法，包括以下步骤：

步骤S1：摩擦纳米发电器件将水体拨动的机械能转换为电能，并存储在储能单元中，储能单元给系统供电；

步骤S2：水体通过中央壳体底部窗口进入并与传感器接触；

步骤S3:根据设置的若干传感器采集相应的水体数据，并通过放大、滤波和数模转换后转换为数字信号传送至控制模块；

步骤S4:控制模块对数字信号进行分析并存储后；

步骤S5:将分析后的数字信号传送至数据处理中心进行计算得到水体水质监测报告；

步骤S6:通过通信模块将数据传输给监控终端。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明实现实现海洋传感网络不充电超长续航，解决现有技术中的海洋传感器分布广，但是其续航能力差，需要频繁回收，无法长时间实时监测的问题

附图说明

图1 是本发明实施例中系统的结构示意图；

图2 是本发明实施例中系统的结构示意图左视图；

图3 是本发明实施例中系统的结构示意图俯视图；

图4是本发明实施例中电路连接关系图；

图5是本发明实施例中工作流程图图；

图6是本发明实施例中摩擦纳米发电器件的结构示意图

图7是本发明实施例中多个自供电水体实时监测系统集成示意图；

图中：1-摩擦纳米发电器件，2-多种传感器，3-存储单元，4-控制电路，5-数据处理模块，6-防水外壳，7-通信模块。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

请参照图1，本发明提供一种新型自供电水体实时监测系统，包括环形防水壳体和嵌于圆环中央的壳体；所述中央壳体内设置有若干传感器、储能单元、控制模块、数据处理模块和通信模块；所述若干传感器设置于中央壳体底部窗口处；所述环形防水壳体内设置有若干摩擦纳米发电器件；所述传感器、控制模块、数据处理模块和通信模块依次连接；所述储能单元与摩擦纳米发电器件和控制模块分别连接。

在本实施例中，所述摩擦纳米发电器件包括依次设置内部摩擦纳米发电层和下层摩擦纳米发电层。所述内部摩擦纳米发电层的形状为球形或椭球形。所述内部摩擦纳米发电层采用聚甲基硅树脂、氨基硅树脂和氟硅树脂。

在本实施例中，所述下层摩擦纳米发电层包括绝缘层和电极层。所述绝缘层可以是聚甲基硅树脂、氨基硅树脂和氟硅树脂其中的一种或几种；所述电极层材料可以为石墨烯、碳纳米管、金、银、铝、铂、铜、镍等各种导电材料

在本实施例中，摩擦层A的厚度可调，在0.01mm-1mm之间；摩擦层B的大小可调，在0-(R2-R1)之间；R1和R2分别是环形壳体的内径和外径

在本实施例中，所述储能单元包括微能量管理电路，用于将摩擦纳米发电器件产生的电能存储于储能单元。

在本实施例中，所述传感器将采集的数据依次通过的驱动电路、放大电路、滤波电路和转换电路后传送至控制模块。

参考图5，本实施例中涉及一种新型自供电水体实时监测系统的监控方法，包括以下步骤：

步骤S1：摩擦纳米发电器件将水体拨动的机械能转换为电能，并存储在储能单元中，储能单元给系统供电；

步骤S2：水体通过中央壳体底部窗口进入并与传感器接触；用于检测水体水质、盐度和温度；

步骤S3:根据设置的若干传感器采集相应的水体数据，并通过放大、滤波和数模转换后转换为数字信号传送至控制模块；

步骤S4:控制模块对数字信号进行分析并存储后；

步骤S5:将分析后的数字信号传送至数据处理中心进行计算得到水体水质监测报告；

步骤S6:通过通信模块将数据传输给监控终端。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。