[發明專利]一種模塊化拼接式自供能裝置及海洋生物傳感器系統

在審

• 申請號: 202011255462.X
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112461291A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 柳長昕;曲廣皓;劉健豪;李華安;曲致雨;馬科飛;黃哲;徐敏義;潘新祥
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01S19/42;H02N1/04;H02N11/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

1.一種模塊化拼接式自供能裝置，其特征在于，包括若干個結構相同且能夠組合連接的發電模塊，所述發電模塊包括薄膜溫差發電部和水流摩擦納米發電部；

所述薄膜溫差發電部包括若干個呈“π”型平面陣列排布于薄膜上的P型微型熱電臂和N型微型熱電臂、上極板以及下極板，其中P型微型熱電臂的冷端結點和所述N型微型熱電臂的冷端結點均連接所述上極板的下表面，所述P型微型熱電臂的熱端結點和所述N型微型熱電臂的熱端結點均連接所述下極板的上表面，所述上極板的上表面與第一防水層的內側壁接觸，所述下極板的下表面與第二防水層的內側壁接觸，所述第二防水層的外側壁與海洋生物皮膚接觸；

所述水流摩擦納米發電部包括正電性的薄膜、負電性的薄膜、設置于所述正電性的薄膜下方的正極板以及設置于所述負電性的薄膜下方的負極板；

所述第一防水層、正電性的薄膜以及負電性的薄膜通過防水薄膜銜接設置，所述防水薄膜對應第一防水層、正電性的薄膜和負電性的薄膜的位置為鏤空設置，使得所述第一防水層外側壁、正電性的薄膜和負電性的薄膜能夠與水流接觸。

2.根據權利要求1所述的模塊化拼接式自供能裝置，其特征在于，所述薄膜溫差發電部還包括對所述薄膜溫差發電部產生的電能進行臨時存儲的薄膜超級電容。

3.根據權利要求1所述的模塊化拼接式自供能裝置，其特征在于，各發電模塊的薄膜溫差發電部通過導線串聯供電；發電模塊的水流摩擦納米發電部通過導線并聯供電。

4.根據權利要求3所述的模塊化拼接式自供能裝置，其特征在于，所述發電模塊之間通過連接針實現無縫銜接。

5.一種海洋生物傳感器系統，其特征在于，包括能量存儲控制集成模塊、傳感器模塊以及如權利要求1所述模塊化拼接式自供能裝置；所述模塊化拼接式自供能裝置通過外部接口將產生的電能輸送至所述能量存儲控制集成模塊，并通過所述能量存儲控制集成模塊的儲能電池對所述傳感器模塊供電。

6.根據權利要求5所述的海洋生物傳感器系統，其特征在于，所述能量存儲控制集成模塊以及傳感器模塊封裝于防水外殼內部，所述防水外殼上設置有與所述模塊化拼接式自供能裝置連接的外部接口。

7.根據權利要求5所述的海洋生物傳感器系統，其特征在于，所述能量存儲控制集成模塊包括電壓轉換模塊、微弱能量收集芯片、整流濾波電路、負載開關、電池以及微處理器；

所述電壓轉換模塊用以對模塊化拼接式自供能裝置中薄膜溫差發電部產生的電能進行電壓轉換；

所述整流濾波電路用以對模塊化拼接式自供能裝置中水流摩擦納米發電部產生的電能進行整流處理；

所述微弱能量收集芯片用以收集所述模塊化拼接式自供能裝置產生的電能；

所述負載開關根據微處理器下達的指令控制微弱能量收集芯片向電池充電以及所述電池向負載供電。

8.根據權利要求7所述的海洋生物傳感器系統，其特征在于，所述能量存儲控制集成模塊還包括設置在所述負載開關與電池之間的電池保護模塊，其用以對電池進行過沖/過放保護。

9.根據權利要求7所述的海洋生物傳感器系統，其特征在于，所述微處理器的定位端口連接有衛星定位模塊，通信端口連接有通信模塊，保護端口連接掉電保護模塊。