[发明专利]一种自供能海洋行船避礁无线预警系统

说明书

本发明公开了一种自供能海洋行船避礁无线预警系统，包括在海面上的暗礁或者岛礁上设置微型波浪能收集器件、电能存储和管理电路，无线发射模块、行船终端；所述微型波浪能收集器件通过电能存储和管理电路连接无线发射模块；所述微型波浪能收集器件用于收集海绵波浪能并转化为电能，转化的电能输出到电能存储和管理电路，随后对器件输出的电能整流、变压后，向无线发射模块输出稳定的、可供电子元件使用的3V‑5V低压直流电，供给无线发射模块工作并向行船上的终端发射电磁信号。本发明基于微型波浪能收集发电机为供电基础，在行船目视盲区的暗礁或者岛礁附近海域，可实现对行船航行交通风险的全天候实时预警，保证船舶在各种天气条件下的航行安全。

技术领域

本发明属于能量收集与传感系统技术领域，具体涉及一种自供能海洋行船避礁无线预警系统。

背景技术

随着物联网的发展，对于无线通信节点的需求量急剧增加，而这些节点的通讯都需要供电来满足大数据的传输。在交通领域，基于物联网的智能交通系统包括无线传感器、通讯网络、道路安全行车预警等。然而，在辽阔的海域，交通预警系统的供电却受到很大的限制。虽然已经开发出一些无线警报装置，如无线电浮标导航设备，但它们通常由传统电池供电，其有限的使用寿命和环境污染问题限制了其使用。由于海洋占地球表面面积的70％，而且波浪能在这些水体中分布很广，利用水波能作为可持续能源是一种很有前景的技术。与其他清洁能源相比，水波受昼夜交替和天气的影响也较小。然而，由于目前的技术限制，基于水波能收集的自驱动航线预警交通系统的开发仍然很困难。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自供能海洋行船避礁无线预警系统，基于微型波浪能收集发电机为供电基础，在行船目视盲区的暗礁或者岛礁附近海域，可实现对行船航行交通风险的全天候实时预警，保证船舶在各种天气条件下的航行安全。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种自供能海洋行船避礁无线预警系统，包括行船终端和在海面上的暗礁或者岛礁上设置的微型波浪能收集器件、电能存储和管理电路以及无线发射模块；

所述微型波浪能收集器件通过电能存储和管理电路连接无线发射模块；

所述微型波浪能收集器件用于收集海绵波浪能并转化为电能，转化的电能输出到电能存储和管理电路，随后对微型波浪能收集器件输出的电能整流、变压后，向无线发射模块输出稳定的、可供电子元件使用的3V-5V低压直流电，供给无线发射模块工作并向行船终端发射电磁信号。

所述微型波浪能收集器件包括竖直设置的单摆结构1，单摆结构1的中间位置两侧分别通过弹簧2连接至弹性可压缩回弹的折叠式摩擦纳米发电机组3一侧，摩擦纳米发电机组3的另一侧通过硬质基底固定在器件外壳10，单摆结构1在发生摆动时，所述摩擦纳米发电机组3包括多个摩擦纳米发电机单元，通过基底Z形折叠方式连接起来，所述单摆结构1下部设置有磁铁块4，磁铁块4设置在弧形基座5上，弧形基座5上表面设置铜线圈6。

所述摩擦纳米发电机单元包括金属摩擦电极7和摩擦介电层8，金属摩擦电极7和摩擦介电层8均附着在柔性薄膜基底9上，两者通过薄膜基底的折叠相对设置。

所述微型波浪能收集器件对波浪能收集转化的具体方法为；

微型波浪能收集器件在使用时，固定于可漂浮于海面的基板上，基板浮于海平面，在波浪的晃动作用下，微型波浪能收集器的单摆结构1将发生左右摇摆，通过拉伸和压缩弹簧2带动摩擦纳米发电机组3发生来回伸缩运动，从而通过金属摩擦电极7和摩擦介电层8之间的接触-分离摩擦起电产生电能，摩擦纳米发电机和电磁发电机单元组通过并联方式，同时输出至电能存储和管理电路，波浪能驱动单摆发生摆动的机械运动，单摆的机械运动能通过摩擦纳米发电机和电磁发电机转化为电能，单摆结构1的下部装有磁铁块4，在弧线左右运动时可切割下部弧形基座5上安装的铜线圈6，根据切割磁感线的物理机制，将在铜线圈6中产生电能。