一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统

本技术涉及新能源发电及环境监测领域，特别涉及一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统。

背景技术：

1、垂直轴风力发电机是指转动轴垂直于地面的风力发电机组。由于其具有对来流风向敏感、噪音小、安装简单等优点，被广泛用于捕获低速风能。随着科学技术的飞速发展，物联网技术凭借其强大的感知和远程干涉能力，大大降低了人工的劳动强度并且提高了工作效率，因而得到了广泛的应用。在目前现有的环境监测技术中，通常需要对每个传感器采用电池或布线供电，但电池供电寿命不长，而布线供电则增加成本。其次，现有的大多数环境监测系统体积庞大，成本昂贵，制约了其进一步发展。因此，设计一种小体积、低成本的基于小型风力发电机的自供电环境监测系统很有必要。

技术实现思路

1、本实用新型针对目前环境监测技术中，通常需要对每个传感器采用电池或布线供电，但电池供电寿命不长，大多数环境监测系统体积庞大问题，提供一种基于风力发电机的自供电环境监测系统。

2、本实用新型的一种基于风力发电机的自供电环境监测系统具体技术方案如下：

3、一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，包括摩擦电磁混合发电机、电源管理模块、信号处理模块、环境参数传感器、环境参数监测装置、数据采集器及信号接收发送终端；摩擦电磁混合发电机与信号处理模块、电源管理模块电连接，电源管理模块与环境参数传感器电连接，信号处理模块与环境参数监测装置电连接，环境参数监测装置、环境参数传感器与数据采集器电连接，数据采集器与信号接收发送终端无线通讯连接；

4、所述摩擦电磁混合发电机包括支撑底座，支撑底座所述支撑底座上表面沿周向均匀分布若干个摩擦纳米发电组件，摩擦纳米发电组件上部设置有电磁发电组件；

5、所述电磁发电组件包括半圆柱状聚风罩、风向标、铜线圈、钕铁硼磁铁-ⅰ、萨沃纽斯转子、转动轴、钕铁硼磁铁-ⅱ和轴承，所述半圆柱状聚风罩顶部上表面固定安设有风向标，风向标与半圆柱状聚风罩侧面的纵向截面处于同一水平面，所述半圆柱状聚风罩通过转动轴连接在支撑底座上，转动轴通过轴承与半圆柱状聚风罩、支撑底座连接，半圆柱状聚风罩能够绕转动轴转动，半圆柱状聚风罩底部的上表面沿周向均匀分布若干个铜线圈，其底部的下表面安设有1个钕铁硼磁铁-ⅰ，半圆柱状聚风罩内部安装有萨沃纽斯转子，萨沃纽斯转子固定套设在转动轴上，转动轴沿轴向转动连接于半圆柱状聚风罩内，所述萨沃纽斯转子底部下表面沿周向均匀安装有若干个钕铁硼磁铁-ⅱ；

6、所述摩擦纳米发电组件包括钕铁硼磁铁-ⅲ，钕铁硼磁铁-ⅰ与钕铁硼磁铁-ⅲ相对磁极极性相同，钕铁硼磁铁-ⅲ下表面紧密粘贴铜电极-ⅰ，铜电极-ⅰ下表面紧密粘贴聚四氟乙烯薄膜，聚四氟乙烯薄膜下表面通过压缩弹簧固定连接有铜电极-ⅱ，铜电极-ⅱ固定安设在支撑底座的上表面。

7、进一步地，所述半圆柱状聚风罩的罩体侧面为半圆柱侧面形状，顶部和底部是圆盘形。

8、进一步地，所述半圆柱状聚风罩顶部中心设有用于转动轴穿过的第一轴孔，所述第一轴孔固定有深沟球轴承-ⅰ，对转动轴起支撑和传动作用。

9、进一步地，所述半圆柱状聚风罩底部中心设有用于转动轴穿过的第二轴孔，所述第二轴孔固定有深沟球轴承-ⅱ及推力球轴承-ⅰ，对转动轴起支撑和传动作用。

10、进一步地，所述支撑底座中心设有用于穿过的第三轴孔，所述第三轴孔固定有深沟球轴承-ⅲ及推力球轴承-ⅱ，对转动轴起支撑和传动作用。

11、进一步地，所述萨沃纽斯转子包括4片萨沃纽斯叶片。

12、进一步地，所述电源管理模块、信号处理模块、环境参数传感器、环境参数监测装置和数据采集器设置在支撑底座上。

13、进一步地，所述信号处理模块包括信号处理模块ⅰ和信号处理模块ⅱ；所述环境参数监测装置包括风向监测装置和风速监测装置。

14、进一步地，所述半圆柱状聚风罩和支撑底座的材料是聚醚醚酮。

15、本实用新型的有益效果如下：

16、1.本实用新型在不采用电池或布线供电的情况下，实现实时监测风速、风向、co2、pm2.5&pm10、噪音、温湿度、紫外线等环境信息，非常便捷的对所需数据进行监测，形成自驱动的工业互联网；

17、2.本实用新型可监测风向和风速，并将一定的风力转化为电能输出；

18、3.本实用新型中的半圆柱状聚风罩可以减少萨沃纽斯转子在转动过程中的阻力，使其具有更大的转动扭矩，从而提升其气动性能，使电磁发电组件有更高的输出性能；

19、4.本实用新型具有体积小、集成度高、成本低等优点，并且利用可再生能源，有效减少对环境污染，有利于可持续发展。

技术特征：

1.一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，其特征在于：包括摩擦电磁混合发电机、电源管理模块、信号处理模块、环境参数传感器、环境参数监测装置、数据采集器及信号接收发送终端；摩擦电磁混合发电机与信号处理模块、电源管理模块电连接，电源管理模块与环境参数传感器电连接，信号处理模块与环境参数监测装置电连接，环境参数监测装置、环境参数传感器与数据采集器电连接，数据采集器与信号接收发送终端无线通讯连接；

2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，其特征在于：所述半圆柱状聚风罩的罩体侧面为半圆柱侧面形状，顶部和底部是圆盘形。

3.根据权利要求2所述的一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，其特征在于：所述半圆柱状聚风罩顶部中心设有用于转动轴穿过的第一轴孔，所述第一轴孔固定有深沟球轴承-ⅰ，对转动轴起支撑和传动作用。

4.根据权利要求3所述的一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，其特征在于：所述半圆柱状聚风罩底部中心设有用于转动轴穿过的第二轴孔，所述第二轴孔固定有深沟球轴承-ⅱ及推力球轴承-ⅰ，对转动轴起支撑和传动作用。

5.根据权利要求4所述的一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，其特征在于：所述支撑底座中心设有用于穿过的第三轴孔，所述第三轴孔固定有深沟球轴承-ⅲ及推力球轴承-ⅱ，对转动轴起支撑和传动作用。

6.根据权利要求5所述的一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，其特征在于：所述萨沃纽斯转子包括4片萨沃纽斯叶片。

7.根据权利要求1所述的一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，其特征在于：所述电源管理模块、信号处理模块、环境参数传感器、环境参数监测装置和数据采集器设置在支撑底座上。

8.根据权利要求7所述的一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，其特征在于：所述信号处理模块包括信号处理模块ⅰ和信号处理模块ⅱ；所述环境参数监测装置包括风向监测装置和风速监测装置。

9.根据权利要求1所述的一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，其特征在于：所述半圆柱状聚风罩和支撑底座的材料是聚醚醚酮。

技术总结本技术涉及新能源发电及环境监测领域，特别涉及一种基于摩擦电磁混合发电机的自供电环境监测系统，包括摩擦电磁混合发电机、电源管理模块、信号处理模块、环境参数传感器、环境参数监测装置、数据采集器及信号接收发送终端，摩擦电磁混合发电机包括电磁发电组件和摩擦纳米发电组件，本技术通过将风能转化成电能为系统供电，在不采用电池或布线供电的情况下，实现实时监测风速、风向、CO2、PM2.5&PM10、噪音等环境信息，对所需数据进行监测，形成自驱动的工业互联网，本技术中半圆柱状聚风罩可以减少萨沃纽斯转子在转动过程中的阻力，使其具有更大的转动扭矩，提升其气动性能，使电磁发电组件有更高的输出性能。技术研发人员：潘香梅,朱笑晨,石艺含,王嘉璐受保护的技术使用者：东北大学技术研发日：20231129技术公布日：2024/6/11