一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标

1.本实用新型涉及海洋监测技术领域，具体涉及为一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标。


背景技术：

2.近年来，我国北斗卫星系统与5g通信技术的不断完善与普及，为我国的海洋观测工作提供了重要的技术帮助与支撑；漂流浮标因具有成本低、体积小、无人化以及不易受环境影响的特性而成为开展海上观测工作的不二之选。
3.海洋，作为人类21世纪开发新能源的主战场，拥有取之不尽，用之不竭的海洋能，其中，海上风能与波浪能已成为了优质的新能源资源之一。从环境中收集风能是无线传感器和无线传输设备供电的一种可行方法，因为它不仅是最清洁的能源之一，而且分布广泛，可用性高。
4.目前，太阳能电池板价格昂贵，依靠太阳能发电会大大增加成本；太阳能电池板仅能在日光充足的白天进行发电，因此在夜间或阴雨天时可能会出现电力短缺的现象；各种大气条件可能会对太阳能电池板产生负面影响，长时间的高温和潮湿会降低太阳能电池的性能。


技术实现要素：

5.为此，本实用新型提出一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，用以解决现有漂流浮标采用太阳能或者电池由于不能长期有效自供电而导致其位置不能被及时获取的技术问题。
6.一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，包括：
7.北斗卫星定位终端、固定杆、旗型摩擦电纳米发电机、固定环、5g通信模块、北斗卫星通信模块、浮标本体、圆形托盘；其中，
8.所述浮标本体上表面安装多根等距间隔的固定杆；
9.所述固定杆的中部内侧安装有旗型摩擦电纳米发电机，所述固定杆上方固定放置所述圆形托盘；
10.所述旗型摩擦纳米发电机包括十二个旗式摩擦电纳米发生器和一个旗杆框架；所述旗杆框架中十四根旗杆按阵列排布，构成矩形框架，矩形框架的两个宽高面呈“曰”字型，“曰”字型宽高面的水平三根旗杆上每根旗杆链接两个旗式摩擦电纳米发生器，所述旗式摩擦电纳米发生器朝向同一方向；
11.所述固定环分为上固定环和下固定环，上固定环和下固定环分别穿过每根固定杆的上部和下部；
12.所述圆形托盘上方固定放置所述北斗卫星定位终端，下方固定放置所述5g通信模块；
13.所述北斗卫星通信模块镶嵌于所述浮标本体上表面。
14.进一步地，所述固定杆内侧具有用于放置电线的凹槽。
15.进一步地，所述旗型摩擦纳米发电机安装于镶嵌在多根固定杆中部的上下两个圆环滑轨中，以便收集周围环境的最大风能。
16.进一步地，所述旗式摩擦电纳米发生器为旗形，可随风摆动，其组成为两个柔性电极和外表面一层聚四氟乙烯薄膜。
17.进一步地，每个“曰”字型宽高面的六个旗式摩擦电纳米发生器中，上下两个旗式摩擦电纳米发生器之间的垂直距离为40mm，左右两个旗式摩擦电纳米发生器之间的水平距离为25mm。
18.进一步地，所述旗杆框架的尺寸为300mm
×
300mm
×
80mm；所述旗式摩擦电纳米发生器的尺寸为150mm
×
75mm
×
80μm。
19.进一步地，所述北斗卫星定位终端的型号为vr-n15。
20.进一步地，所述5g通信模块的型号为eg8000；所述北斗卫星通信模块的型号为pd06。
21.本实用新型的有益技术效果是：
22.本实用新型中的发电装置为稳定的纳米摩擦发电装置，依靠从海域中的风与波浪导致的旗型纳米材料摩擦发电生能，通过海洋蓝色能源为北斗定位终端、5g通信模块与北斗卫星通信模块供电，以实现漂流浮标的动态监测。
附图说明
23.图1是本实用新型实施例一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标的结构示意图；
24.图2是本实用新型实施例中旗型摩擦纳米发电机的结构示意图；
25.图3是本实用新型实施例中工作流程示意图。
具体实施方式
26.在下文中将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标。
27.在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
28.本实用新型实施例提供一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，如图1所示，该漂流浮标包括北斗卫星定位终端1、固定杆2、旗型摩擦纳米发电机3、固定环4、5g通信模块5、北斗卫星通信模块6、浮标本体7、圆形托盘8；其中，
29.所述浮标本体7上表面安装多根等距间隔的固定杆2，例如为四根；所述固定杆2的中部内侧安装有旗型摩擦纳米发电机3，所述固定杆2内侧还具有用于放置电线的凹槽；所述固定环4分为上固定环和下固定环，分别穿过四根固定杆2的上部和下部；所述固定杆2上方固定放置一个圆形托盘8，所述圆形托盘8上方固定放置所述北斗卫星定位终端1，下方固定放置所述5g通信模块5；所述北斗卫星通信模块6镶嵌于浮标本体7上表面。
30.所述旗型摩擦电纳米发电机3安装于镶嵌在多根固定杆2中部的上下两个圆环滑轨中，以便收集周围环境的最大风能。所述旗型摩擦纳米发电机3包括十二个旗式摩擦电纳米发生器301和一个旗杆框架302，如图2所示；所述旗杆框架302中十四根旗杆按阵列排布，构成尺寸为300mm(长)
×
300mm(宽)
×
80mm(高)的矩形框架；矩形框架的两个宽高面呈“曰”字型，“曰”字型宽高面的每根旗杆上通过胶带链接两个旗式摩擦电纳米发生器301，所述旗式摩擦电纳米发生器301朝向同一方向；即：宽高面的每个框架由六个旗式摩擦电纳米发生器301组成，其中水平方向有两个发生器，垂直方向有三个发生器。
31.所述旗式摩擦电纳米发生器301为旗形，可随风摆动，尺寸为150mm(长)
×
75mm(宽)
×
80μm(厚)，其组成为两个柔性电极和一层聚四氟乙烯薄膜。各个旗式摩擦电纳米发生器301的垂直平行距离约为40mm，水平平行距离约为25mm，此时输出功率为最佳。
32.本实用新型另一实施例提供一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，其包括：浮标部件、定位部件、通讯部件与供电部件；其中：
33.浮标部件包括浮标本体7、固定环4以及固定杆2，共同组成浮标基本结构框架。如图1所示，固定杆2共四条，分别安装于浮标本体7中部的四个方位，两两对立，并有固定环4分别从上、下固定固定杆2，以便加强稳定性。固定杆2内侧具有放置电线凹槽，以便供电部件的旗型摩擦电纳米发电机3为定位部件的北斗定位终端1与通讯部件的北斗通信模块6和5g通信模块5提供足够电能。
34.定位部件包括北斗卫星定位终端1。北斗卫星定位终端1通过螺丝固定于圆形托盘上方，依托旗型摩擦纳米发电机3供电支持实时发送浮标的空间位置信息至岸基指挥中心，且进行一体化设计。具有远程设置功能，可实现对浮标的相关管理参数进行远程设置。
35.通讯部件包括5g通信模块5与北斗卫星通信模块6。5g通信模块5的边缘计算网关通过螺丝固定于北斗卫星定位终端1下方的托盘下部，其信号电线依靠强力胶固定于浮标本体7上表面；北斗卫星通信模块镶嵌于浮标本体1上表面，使之成为一体。在近岸可以获取5g通信信号时，采用5g通信模块5将漂流浮标的位置信息发送至岸基指挥中心；若未能及时获取5g通信信号时，则采用北斗卫星通信模块6，将漂流浮标的监测信息发送至岸基指挥中心。
36.供电部件包括旗型摩擦纳米发电机3。旗型摩擦纳米发电机3由旗杆302与旗式摩擦电纳米发生器301通过胶带链接而组成。旗杆302按阵列排布，构成尺寸为300mm(长)
×
300mm(宽)
×
80mm(高)的矩形框架。在两个宽高面各有一个框架，每个框架由6个旗式摩擦电纳米发生器301组成，其中水平方向有两个发生器，垂直方向有三个发生器；旗式摩擦电纳米发生器301尺寸为150mm(长)
×
75mm(宽)
×
80μm(厚)，由两个柔性电极和一层聚四氟乙烯薄膜组成，薄膜边缘由宽度为2mm、厚度为30μm的3m200c型双胶带密封，柔性电极为微米厚度的导电炭墨电极。聚四氟乙烯膜的双表面在组装前用砂纸p400进行预研磨，以此增加表面初始电荷与有效接触面积。旗型摩擦电纳米发电机3共有12个旗式摩擦电纳米发生器301阵列排布于旗杆302上，其中各框架内发生器垂直平行距离约为40mm，水平平行距离约为25mm，两个框架间水平平行距离约为300mm，此时输出功率为最佳。旗型摩擦电纳米发电机3安装于镶嵌在固定杆2中部的上下两个圆环滑轨中，以便收集周围环境的最大风能。
37.工作流程为：
38.浮标搭载旗型摩擦纳米发电机3，利用海风与海浪起伏发电，以此实现对北斗定位
终端1、5g通信模块5与北斗卫星通信模块6的持续供电；
39.北斗卫星定位终端获取漂流浮标的位置信息；
40.在近岸可以获取5g通信信号时，采用5g通信模块5将漂流浮标的位置信息发送至岸基指挥中心；如果未能及时获取5g通信信号时，采用北斗卫星通信模块6，将漂流浮标的空间位置信息发送至岸基指挥中心。
41.尽管根据有限数量的实施例描述了本实用新型，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本实用新型的范围内，可以设想其它实施例。对于本实用新型的范围，对本实用新型所做的公开是说明性的，而非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求书限定。

技术特征：
1.一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，其特征在于，包括：北斗卫星定位终端(1)、固定杆(2)、旗型摩擦纳米发电机(3)、固定环(4)、5g通信模块(5)、北斗卫星通信模块(6)、浮标本体(7)、圆形托盘(8)；其中，所述浮标本体(7)上表面安装多根等距间隔的固定杆(2)；所述固定杆(2)的中部内侧安装有旗型摩擦电纳米发电机(3)，所述固定杆(2)上方固定放置所述圆形托盘(8)；所述旗型摩擦纳米发电机(3)包括十二个旗式摩擦电纳米发生器(301)和一个旗杆框架(302)；所述旗杆框架(302)中十四根旗杆按阵列排布，构成矩形框架，矩形框架的两个宽高面呈“曰”字型，“曰”字型宽高面的水平三根旗杆上每根旗杆链接两个旗式摩擦电纳米发生器(301)，所述旗式摩擦电纳米发生器(301)朝向同一方向；所述固定环(4)分为上固定环和下固定环，上固定环和下固定环分别穿过每根固定杆(2)的上部和下部；所述圆形托盘(8)上方固定放置所述北斗卫星定位终端(1)，下方固定放置所述5g通信模块(5)；所述北斗卫星通信模块(6)镶嵌于所述浮标本体(7)上表面。2.根据权利要求1所述的一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，其特征在于，所述固定杆(2)内侧具有用于放置电线的凹槽。3.根据权利要求1所述的一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，其特征在于，所述旗型摩擦纳米发电机(3)安装于镶嵌在多根固定杆(2)中部的上下两个圆环滑轨中，以便收集周围环境的最大风能。4.根据权利要求1所述的一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，其特征在于，所述旗式摩擦电纳米发生器(301)为旗形，可随风摆动，其组成为两个柔性电极和外表面一层聚四氟乙烯薄膜。5.根据权利要求4所述的一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，其特征在于，每个“曰”字型宽高面的六个旗式摩擦电纳米发生器(301)中，上下两个旗式摩擦电纳米发生器(301)之间的垂直距离为40mm，左右两个旗式摩擦电纳米发生器(301)之间的水平距离为25mm。6.根据权利要求5所述的一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，其特征在于，所述旗杆框架(302)的尺寸为300mm
×
300mm
×
80mm；所述旗式摩擦电纳米发生器(301)的尺寸为150mm
×
75mm
×
80μm。7.根据权利要求1所述的一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，其特征在于，所述北斗卫星定位终端(1)的型号为vr-n15。8.根据权利要求1所述的一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，其特征在于，所述5g通信模块(5)的型号为eg8000；所述北斗卫星通信模块(6)的型号为pd06。

技术总结
一种基于旗型摩擦纳米发电机的漂流浮标，涉及海洋监测技术领域，用以解决现有漂流浮标采用太阳能或者电池由于不能长期有效自供电而导致其位置不能被及时获取的技术问题。所述漂流浮标主要包括北斗卫星定位终端、固定杆、旗型摩擦电纳米发电机、5G通信模块、北斗卫星通信模块、浮标本体；其中，固定杆的中部内侧安装有旗型摩擦电纳米发电机，纳米发电机包括十二个旗式摩擦电纳米发生器和旗杆框架；旗杆框架中十四根旗杆按阵列排布构成矩形框架，矩形框架的两个宽高面呈“曰”字型，“曰”字型宽高面的每根旗杆链接两个旗式摩擦电纳米发生器且朝向同一方向。本实用新型依靠海域中风浪发电，为定位和通信部件供电，实现了漂流浮标的实时准确监测。实时准确监测。实时准确监测。


技术研发人员：徐进 李希栋 陈蓉 黎志鹏 赖雪映
受保护的技术使用者：广东海洋大学
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2023/3/16