[发明专利]一种森林环境监测传感器供电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种森林环境监测传感器供电装置，适合相关热电能量收集应用。本发明是一种尤其适用于森林环境能源转换利用的森林环境监测传感器供电装置。

背景技术

布设在林区，特别是森林里的无线传感器网络等末端电子器件的供电问题一直一项难以解决的科学技术难题；特别是利用森林内微小热源发电的研究仍处于空白。因此，在复杂森林环境条件下，研制方便安装的、无需外加电源的森林环境监测传感器供电装置将具有十分有重要的应用价值。

发明内容

本发明设计的森林环境监测传感器供电装置是一种基于绿色清洁能源循环再利用原则的能量转换收集装置。

一种森林环境监测传感器供电装置，包括散热气流管、散热片、温差发电片、全玻璃真空太阳能集热管、导热片和电能收集模块，其中：

散热气流管埋在土壤深处，呈U型状态；散热气流管两端均直接露出土壤，与空气接触；散热气流管左端端口略高于地面；散热气流管右端端口略高于凸出地面的锥状土壤堆顶端，散热气流管右端端口位置斜对散热片；

全玻璃真空太阳能集热管与地面形成大于或等于30°夹角倾斜放置；全玻璃真空太阳能集热管一端嵌入贴合导热片；

导热片与温差发电片左侧热端贴合，温差发电片的右侧冷端与散热片贴合；

当光照到全玻璃真空太阳能集热管，管内外表面温度升高，向导热片迅速传热；导热片将热量传递到温差发电片热端，温差发电片热端温度上升，热量从温差发电片的热端通过温差发电片热电偶臂转移到温差发电片冷端；随着温差发电片冷端热量累积，温差发电片冷端及散热片温度升高；

由于散热气流管内流出的空气温度远低于散热片温度，形成大温差热对流，热对流吹向散热片，致使温差发电片冷端温度下降，温差发电片两端有效温差升高，当温差发电片产生的温差电压达到电能收集模块启动电压，电能收集模块开始启动；

电能收集模块向森林环境监测传感器供电，通过森林环境监测传感器采集空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度和风速等环境数据信息，经过传感器通信网络以数字信号的形式传输至计算机数据通信端口，最终到达计算机终端，进行数据处理。

其中散热气流管、散热片和导热片材质均为易散热材料，导热片导热系数高于散热片导热系数，散热气流管传热系数高于散热片的传热系数。

其中散热气流管管口方位竖立向上，保证与散热片空间位置侧向相对。

其中导热片贴合安装于全玻璃真空太阳能集热管管壁，保证所述导热片与所述全玻璃真空太阳能集热管的良好传热。

其中散热片空间方位处于全玻璃真空太阳能集热管的轴线方向，保证与空气介质良好接触。

其中所述温差发电片材质为两种不同半导体热电材料；温差发电片位置固定在与全玻璃真空太阳能集热管轴线方向，并通过粘性物质与相邻的导热片以及散热片良好贴合。

其中电能收集模块包括LTC3108转换器、LPR6235-752SML升压变压器和外接锂电池及存储电容器；电能收集模块与温差发电片两端接线柱相连，整个电能收集模块固定位置及连线方式不限，保证温差发电片两端连接LTC3108转换器，转换器连接LPR6235-752SML变压器，变压器为外接锂电池及存储电容器供电。

该供电装置结构合理，安装方便、可靠性高，传输稳定，通过温度传感器实时监测温差发电片冷热两端温度，热电转换模块实现温差产生的热能向电能的稳定转换，为林区的无线传感器网络进行供电支持。

本发明的目的是：基于解决森林环境使用的无线传感器的供电问题的要求，利用该发明可以实现利用全玻璃真空太阳能集热管、空气、浅层土壤使温差发电片两端形成有效温差，从而输出电能，并将电能存储在锂离子电池或者电容中，为无线传感器等微功耗器件提供电能。这对于解决布设在林区，特别是森林里的传感器等末端电子器件获得电能的供电问题具有及其重要的意义。

附图说明

图1：本发明森林环境监测传感器供电装置整体安装示意图；

图2：本发明森林环境监测传感器供电装置集热管与温差发电片安装示意图；

图3：本发明森林环境监测传感器供电装置电能收集模块电路芯片引脚连接图；

附图标记：

1——散热气流管

2——散热片

3——温差发电片

4——全玻璃真空太阳能集热管

5——导热片

6——电能收集模块

7——地面

8——土壤

9——空气