[发明专利]一种基于太阳能温差发电和拍打式摩擦纳米发电的多能互补的自供能监测节点

说明书

本发明提供一种基于太阳能温差发电单元和风能TENG的多能互补的自供能监测节点，其特征在于，包括：顶部的太阳能温差发电单元和底部的拍打式摩擦纳米发电‑风向标联动单元、固定在所述拍打式摩擦纳米发电‑风向标联动单元下端的温湿传感器单元以及电路管理与信号处理单元；其中，所述太阳能温差发电单元，包括温差发电部件和设置在所述温差发电部件上部的作为热端用于提供热源的储热腔室，所述温差发电部件包括温差发电片和固定在所述温差发电片冷端的用于传热的平板热管；所述太阳能温差发电单元产生的电能经导线输运至所述电路管理与信号处理单元。本发明可采集环境中的太阳能与风能进行供能，无需额外供能，实现温度、湿度、风速、风向等数据的监测。

技术领域

本发明涉及多能互补自供能技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于太阳能温差发电和拍打式摩擦纳米发电的多能互补的自供能监测节点，可同时实现温度、湿度、风速、风向的测量。可应用于海洋环境天气监测、海洋牧场数据监测、海上作业平台风力监测网络等领域。

背景技术

自从20世纪以来，电子产品发展迅速，已经成了如今科学进步的重要的标志。如今电子产品应用场景越来越多，并且沿着智能化、小型化、低功耗化发展。而目前传感器的供电还依赖于传统的化学电池，随着人工智能与物联网产业的发展，未来传感器结点的布置会越来越多，对传感器供电电池的更换必然是一个难题，其监测与更换必然消耗巨大的人力与财力、同时废弃电池会对环境产生巨大的污染。

在自然界中，太阳能与风能无处不在，其清洁、无污染、可再生，在能源日益紧张与环境污染污染问题日益突出的今天，合理利用自然界中的太阳能与风能具有重要意义。随着社会发展，能源需求的加大，节能意识的提高，小型温差发电装置和摩擦纳米发电装置可为温度、湿度、风速、风向传感器节点提供电能，增加自然环境中清洁能源的有效利用，因此，有必要提供一种集两者优点于一体的自供能监测节点，可利用周围环境中的清洁可再生能源对小型电子设备与传感器进行供能，对实现传感节点的自供能有巨大的战略意义。

发明内容

根据上述提出现有传感器的电池寿命短、在更换电池时需要重新拆卸连接而导致修理成本高、高温和环境污染等技术问题，而提供一种基于太阳能温差发电和拍打式摩擦纳米发电的多能互补的自供能监测节点。本发明主要利用环境中的太阳能与风能进行多能互补，其可综合回收利用自然界中的太阳能与风能对传感节点进行供电，从而实现风速、风向、温度、湿度的监测。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于太阳能温差发电和拍打式摩擦纳米发电的多能互补的自供能监测节点，其特征在于，包括：顶部的太阳能温差发电单元和底部的拍打式摩擦纳米发电-风向标联动单元、固定在所述拍打式摩擦纳米发电-风向标联动单元下端的温湿传感器单元以及电路管理与信号处理单元；其中，

所述太阳能温差发电单元，至少设置一组，包括温差发电部件和设置在所述温差发电部件上部的作为热端用于提供热源的储热腔室，所述温差发电部件包括温差发电片和固定在所述温差发电片冷端的用于传热的平板热管；

所述太阳能温差发电单元产生的电能经导线输运至所述电路管理与信号处理单元。

进一步地，所述温差发电部件是将所述温差发电片置于上、下两块铜板之间，其四角由刚性螺栓固定而成的；所述平板热管固定在下铜板上，所述平板热管的一端设有用于增强风冷散热的散热片。

进一步地，所述储热腔室为密封结构，主要包括设置在所述温差发电部件中上铜板上的由太阳能吸热薄膜制成的吸热层、置于所述吸热层上的由透光材料制成的顶层以及将所述顶层与所述吸热层四周密封起来的由保温材料制成的侧壁组成。

进一步地，所述储热腔室的下表面与所述温差发电部件的上表面之间、所述太阳能吸热薄膜与所述上铜板之间以及所述储热腔室内部均填充有导热材料。

进一步地，所述太阳能吸热薄膜采用基体与金属-电介质复合涂层、光干涉型涂层相结合的薄膜或其它太阳光吸收率高、发射率低的太阳能吸热薄膜。