[发明专利]一种自供电海洋物联网节点和系统

权利要求书

1.一种自供电海洋物联网节点，其特征在于，包括

外壳，中空结构，包括密封连接的半球形壳体和顶盖；

重心调整组件，固定在所述半球形壳体内的底部位置处，用于维持所述节点的重心位于所述半球形壳体的底部；

机械振动能量收集装置，固定在所述重心调整组件上，用于将海洋波浪产生的机械振动能量转换为电能；

光伏发电收集装置，包括太阳能电池板和光伏充电控制组件，所述光伏发电收集装置固定在所述顶盖的上表面，用于将太阳能转换为电能；

储能组件，设置于所述重心调整组件上，用于存储所述机械振动能量收集装置和所述光伏发电收集装置转换的电能；

传感器网络组件，设置于所述顶盖的上表面；其中，所述储能组件用于为所述传感器网络组件供电；

所述机械振动能量收集装置包括：

下摩擦组件，为碗形结构，固定在所述重心调整组件上；

摩擦组件支架，包括两根支撑轴，所述两根支撑轴的下端分别固定在所述下摩擦组件的相对的两端，所述两根支撑轴的上端通过一固定横轴固定连接；

上摩擦组件，为碗形结构，通过链条挂在所述摩擦组件支架的固定横轴上；所述上摩擦组件和所述下摩擦组件的凸面相对设置；所述上摩擦组件和所述下摩擦组件摩擦生电；所述上摩擦组件和所述下摩擦组件均包括由内而外依次设置的摩擦组件壳体、电极层和摩擦层；上摩擦组件和下摩擦组件的摩擦层分别采用摩擦易失电子材料和摩擦易得电子材料；

摩擦充电控制组件，固定在所述重心调整组件上，所述摩擦充电控制组件的输入端分别与所述上摩擦组件和所述下摩擦组件的电极层连接；所述摩擦充电控制组件的输出端与所述储能组件的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的自供电海洋物联网节点，其特征在于，所述摩擦充电控制组件包括降压电路和稳压电路，所述降压电路的输入端分别与所述上摩擦组件和下摩擦组件连接，用于将所述上摩擦组件和所述下摩擦组件摩擦产生的高压电流转化为低压电流，所述稳压电路的输入端与所述降压电路的输出端连接，所述稳压电路的输出端与所述储能组件的输入端连接，用于将所述低压电流进行缓冲稳压后传输给所述储能组件。

3.根据权利要求2所述的自供电海洋物联网节点，其特征在于，所述储能组件包括多组储能器件和多组储能均衡管理器件；所述多组储能器件与所述多组储能均衡管理器件一一对应电连接；多组所述储能均衡管理器件间并联连接；所述摩擦充电控制组件与所述光伏充电控制组件与所述多组储能均衡管理器件的电流输入端连接；

所述储能均衡管理器件用于获取所述储能器件的电压和输入电压，根据所述储能器件的电压和输入电压的压差，控制对所述储能器件进行充电或放电。

4.根据权利要求1所述的自供电海洋物联网节点，其特征在于，所述传感器网络组件包括单片机、传感器、射频模块和天线；所述单片机用于控制所述传感器、所述射频模块和所述天线工作；所述单片机根据所述储能组件的能量余量进行工作周期规划，所述工作周期包括采样周期和休眠周期。

5.根据权利要求4所述的自供电海洋物联网节点，其特征在于，所述传感器包括：温度传感器、磁强计、加速度计中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的自供电海洋物联网节点，其特征在于，所述重心调整组件包括存储容器，所述存储容器为密封结构，所述存储容器内装有配重液体，所述存储容器固定于所述半球形壳体的底部。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的自供电海洋物联网节点，其特征在于，所述摩擦组件壳体采用光降解树脂材料；所述电极层为金属材料；所述上摩擦组件的摩擦层和所述下摩擦组件的摩擦层分别为摩擦失电子材料和摩擦得电子材料。

8.根据权利要求1所述的自供电海洋物联网节点，其特征在于，所述外壳采用光降解树脂材料。

9.一种自供电海洋物联网系统，其特征在于，所述系统的物联网节点包括权利要求1所述的自供电海洋物联网节点；所述节点间通讯连接；所述系统定期根据每个节点的储能余量确定一个主节点，其余节点将采集的环境信息发送给主节点，主节点将接收的环境信息发送至卫星。