[发明专利]基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，所述系统具体包括：阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置、能量收集存储装置、河流监测传感装置、信息处理模块、无线传输模块、基站和用户终端设备；

所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置，用于将河流动能分别转换为摩擦电和压电，通过整流电路进行整流后，并联输出到所述能量收集存储装置；

所述能量收集存储装置，用于将所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置采集到的电能进行存储，同时为信息处理模块、河流监测装置与无线传输模块供电；

所述河流监测装置，用于周期性的采集河流生态的数据信息，并发送至信息处理模块；

所述信息处理模块，用于控制河流监测装置采集河流生态的数据信息，同时接收所述河流生态的数据信息，并进行处理后通过所述无线传输模块发送至基站；

所述基站，用于接收所述河流生态的数据信息并发送至用户终端设备；

所述用户终端设备，用于用户查看河流生态的数据信息；

所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置包括若干个球形能量采集装置，每一个所述球形能量采集装置包括球形能量采集器和若干个整流电路；

所述球形能量采集器，用于将河流动能分别通过摩擦和压力输出原始交流电至整流电路；

所述整流电路，用于将球形能量采集器得到的原始交流输出转换为直流，并输出至所述能量收集存储装置；

每一个所述球形能量采集器均是由内置五个PTFE球体的两个半球粘合得到的；所述半球内壁上均匀粘连五片压电陶瓷圆片；每一片所述压电陶瓷圆片的上下电极各引出一条导线，该导线均用于压电输出；

所述半球内壁上覆有一层双面导电铜膜；所述双面导电铜膜覆盖所述压电陶瓷圆片；上半球和下半球的双面导电铜膜的任意位置各引出一条导线，该导线均用于摩擦电输出；

所述球形能量采集器的任意位置存在一个引线孔；压电陶瓷圆片的导线以及双面导电铜膜的导线通过所述引线孔从球内穿出。

2.根据权利要求1所述的一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置的输出端与所述能量收集存储装置的输入端电性连接；所述能量收集存储装置的输出端与所述信息处理模块电性连接；所述信息处理模块分别与所述河流监测装置、无线传输模块电性连接；所述基站分别与所述信息处理模块、所述用户终端设备无线连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，每一个所述压电陶瓷圆片均与一个整流电路对应连接；所述压电陶瓷圆的导线的输出端与整流电路的输入端电性连接；

每一个所述双面导电铜膜的导线均与一个整流电路对应连接，所述双面导电铜膜的导线的输出端与整流电路的输入端电性连接；

全部整流电路通过并联方式与所述能量收集存储装置的输入端电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，所述球形能量采集器外表面任意位置固定一尼龙绳，所述尼龙绳自由端固定在岸边。

5.一种根据权利要求1-4中任一项所述基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统的监测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置收集电能，并存储在能量收集存储装置中，进而为信息处理模块供电；

(2)信息处理模块控制河流监测传感装置周期性的采集河流生态的数据信息，并将返回数据信息至信息处理模块；

(3)所述信息处理模块接收河流监测传感装置的数据信息并进行处理，将处理后的数据信息通过基站发送至终端设备；

(4)终端设备对接收的数据信息进行存储并显示，同时对不属于安全阈值范围的数据信息进行报警。

6.根据权利要求5所述的一种基于阵列式球形压电-摩擦电复合能量收集的河流监测系统，其特征在于，在步骤(1)之前还包括：将所述阵列式球形压电-摩擦电能量采集装置中的球形能量采集器阵列式排布放置在河流表面，同时将整流电路通过阵列式排布方式放置在河岸。