[发明专利]一种长续航自供能海洋监测浮标

说明书

本发明公开了一种长续航自供能海洋监测浮标，包括防水防腐密封外壳、供电模块、配重模块和仪器舱，所述的仪器舱、供电模块和配重模块从上到下依次安装在防水防腐密封外壳内；所述的仪器舱内安装蓄能电容器和用电设备。本发明仅通过机械固定即可保证相同相位电能输出，无需外接整流桥的波浪能采集摩擦纳米发电机，通过增加发电单元数量即可有效增加电能输出。本发明作为能源供给模块，集成在搭载海洋监测设备的浮标内部，通过并联集成增加发电单元数量，即可实现成倍地增加电能输出，从而实现对海洋监测设备的持续供电，符合当前可再生能源和海洋资源开发的需求，因此具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于摩擦纳米发电机波浪能采集利用与海洋监测技术领域，特别是一种长续航自供能海洋监测浮标。

背景技术

我国拥有广袤的海岸线并且海洋波浪能、洋流能能量密度大，海洋能源分布广泛，开发利用蓝色能源成为当下解决能源危机的重中之重。实现智慧海洋建设的一大难点是海洋领域的高复杂性致使海洋监测平台的供能与维护十分困难，因此利用波浪能发电技术给依附于浮标的海洋传感器供电是一种十分可行的技术方案。

浮标是一种有效的海洋监测平台，其具有全天候、全天时稳定可靠的海洋环境数据收集能力，并能实现数据的自动采集和自动发送。环境、能源及人口压力加速了人类开发海洋的步伐，为了探明海洋气候、水文、渔业及矿产资源，以及海防安全的需要，在辽阔的海洋中人们布放了大量的海洋浮标等观测平台，这些观测平台的电力能源供给多数是以可充放或者一次性蓄电池，或者是通过太阳能发电。在复杂的海洋环境中对浮标进行电池更换需要很大的成本，太阳能发电受天气影响较大，因此上述供电形式都不具有连续性和可靠性。

现有的波浪能采集摩擦纳米发电机存在多单元集成时各单元产生的交流电相位不同而抵消的问题，无法有效地通过增加发电单元数量而提高发电量，为传感器等用电器提供所需的电能供给；若采用增加整流桥的方式，则会造成电能损耗，同时增加连接电路的复杂性，增大了潜在的故障率。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种长续航自供能海洋监测浮标，所搭载的波浪能发电单元无需整流桥即可实现同相位电能输出，从而实现增加发电单元数量即可增加整体发电量，为所搭载海洋监测传感器持续供电。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种长续航自供能海洋监测浮标，包括防水防腐密封外壳、供电模块、配重模块和仪器舱，所述的防水防腐密封外壳由密封筒和密封盖组成，所述的密封筒和密封盖密封连接；所述的仪器舱、供电模块和配重模块从上到下依次安装在防水防腐密封外壳内；所述的仪器舱内安装蓄能电容器和用电设备；所述的配重模块用于调节整个浮标的漂浮姿态；所述的用电设备包括传感器和数据传输模块；

所述的供电模块由多个集成发电单元并联连接组成，所有集成发电单元的电极对均同向平行排布。多个集成发电单元并联连接并固定后分别与蓄能电容器和用电设备连接。构成供电模块的集成发电单元数量根据所需用电量和浮标大小进行调整；

所述的集成发电单元包括绝缘外壳、电极支撑板和层间支架，所述的电极支撑板的上下表面均固定金属电极，即上表面固定上层金属电极、下表面固定下层金属电极；所述的层间支架内部放置介电材料球；所述的介电材料球位于上层金属电极和下层金属电极之间并与其滚动接触摩擦；所述的上层金属电极和下层金属电极分别连接输出导线并联连接；所述的电极支撑板上的上层金属电极和下层金属电极同向平行排布，集成发电单元内所有金属电极均同向平行排列，确保同相位电能输出；所述层间支架与电极支撑板固定，并交替堆叠，每层结构相同，整体封装后封入绝缘外壳内；

所述的上层金属电极有两块、对称安装在电极支撑板的上侧面；所述的下层金属电极有两块、对称安装在电极支撑板的下侧面。

进一步地，所述金属电极为金属材料薄膜，金属电极的外表面进行纳米处理，分别镀在电极支撑板的上侧面和下侧面。