(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210793066.5 (22)申请日 2022.07.07 (71)申请人 广西大学 地址 530004 广西壮 族自治区南宁市大 学 东路100号 (72)发明人 万玲玉　莫锋来　姚辉璐　丁家军　 文宏桂　瞿杭　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 杨望仙 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) H04W 4/38(2018.01) H02J 7/35(2006.01) H02N 1/04(2006.01) (54)发明名称 一种自供电的海 洋环境监测网络系统 (57)摘要 本发明公开了一种自供电的海洋环境监测 网络系统， 包括数据采集单元、 中端数据处理单 元和远程接收端； 中端数据处理单元设置在船的 顶部用于无线通信接收分散在海面上若干个数 据采集单元的采集数据并把采集数据汇总以北 斗短报文的形式发送给远程接收端； 数据采集单 元包括摩擦纳米发电机、 储能模块、 第一单片机、 温度传感器、 水质传感器、 GPS定位模块、 第一无 线传输模块； 摩擦纳米发电机将波浪能转化为电 能储存在储能模块内； 温度传感器、 水质传感器、 GPS定位模块和第一无线传输模块与第一单片机 电性连接。 本发 明的主要创新点在于采用摩擦纳 米发电机为数据采集单元供电， 可以实现可持续 的长久供电， 在漂流的过程中不需要考虑供电问 题。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 115031787 A 2022.09.09 CN 115031787 A 1.一种自供电的海洋环境监测网络系统， 其特征在于， 包括数据采集单元、 中端数据处 理单元和远程接收端； 所述中端数据处理单元设置在船的顶部用于无线通信接收分散在海面上若干个数据 采集单元的采集数据并把采集数据汇总以北斗短报文的形式发送给远程接收端； 所述数据采集单元包括摩擦纳米发电机、 储能模块、 第一单片机、 温度传感器、 水质传 感器、 GPS定位模块、 第一无线传输模块； 所述摩擦纳米发电机将波浪能转化为电能储存在 储能模块内， 所述储能模块为第一单片 机、 温度传感器、 水质传感器、 GPS 定位模块和 第一无 线传输模块供电； 所述温度传感器、 水质传感器、 GPS定位模块和第一无线传输模块与第一 单片机电性连接 。 2.根据权利要求1所述的一种自供电的海洋环境监测网络系统， 其特征在于， 所述摩擦 纳米发电机包括中空的底座(1)、 轴(2)、 轴承(3)、 摆件(4)、 配重块(5)、 发电单元(6)、 折叠 连接膜(7)、 调节块(8)、 电线(9)、 整流桥(10)和透明罩(11)， 所述底座(1)顶面的中间位置 下陷设置有空腔(12)， 所述轴(2)横跨固定设置在空腔(12)内； 所述摆件(4)通过轴承(3)活 动安装在轴(2)上； 所述摆件(4)的上部固定设置有配重块(5)； 所述摆件(4)的左右两边各 设置有一块调节 块(8)， 调节 块(8)固定 设置在空腔(12)的两边； 所述摆件(4)的左右两边设 置有多组发电单元(6)， 多组所述发电单元(6)通过折叠连接膜(7)连接在一起； 所述折叠连 接膜(7)的一边固定粘贴在摆件(4)上， 折叠连接膜(7)的另一边固定粘贴在调节块(8)上； 所述发电单元(6)通过电线(9)与整流桥(10)连接； 所述整流桥(10)与储能模块连接； 所述 底座(1)上密封固定设置有透明罩(1 1)。 3.根据权利要求2所述的一种自供电的海洋环境监测网络系统， 其特征在于， 所述发电 单元(6)由2片弹簧钢片(61)和1片接触膜(62)组成， 所述折叠连接膜(7)的折叠内腔的相对 面上各固定设置有1片弹簧钢片(61)， 其中一片弹簧钢片(61)未与折叠连接膜(7)接触的面 上粘贴设置有接触膜(62)； 所述弹簧钢片(61)的底部连接有电线(9)。 4.根据权利要求3所述的一种自供电的海洋环境监测网络系统， 其特征在于， 所述储能 模块、 第一单片 机、 GPS定位模块和第一无线传输模块固定 设置在底 座(1)的内部； 所述 温度 传感器和水质传感器固定设置在底座(1)的底部 。 5.根据权利要求1 ‑4中任一所述的一种自供电的海洋环境监测网络系统， 其特征在于， 所述中端 数据处理单元包括北斗模块、 第二单片 机、 太阳能电池板、 蓄电池和 第二无线传输 模块； 所述太阳能电池板给所述蓄电池进 行充电， 所述蓄电池给第二单片 机、 第二无线传输 模块和北斗模块进行供电； 所述第二无线传输模块接收数据采集单元传来的采集数据并发 给第二单片机进行处理； 所述第二单片机将处理的采集数据汇总发给北斗模块， 北斗模块 通过北斗短报文的形式利用北斗卫星与远程接收端 进行通信。 6.根据权利要求5所述的一种自供电的海洋环境监测网络系统， 其特征在于， 所述远程 接收端包括北斗短报文接收模块和PC机； 所述北斗短报文接收模块与PC机连接， PC机用于 查看北斗短报文接收模块接收的数据信息， 实现远程海洋环境 监测。 7.根据权利要求6所述的一种自供电的海洋环境监测网络系统， 其特征在于， 所述第 一 单片机为低功耗单片机， 所述第一无线传输模块 为小功率无线通信模块。 8.根据权利要求7所述的一种自供电的海洋环境监测网络系统， 其特征在于， 所述第 二 单片机为低功耗单片机， 所述第二无线传输模块 为大功率无线通信模块。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115031787 A 2一种自供电的海洋环境 监测网络系统 技术领域 [0001]本发明涉及海洋环境监测技术领域， 特别是一种自供电的海洋环境监测网络系 统。 背景技术 [0002]在距离陆地较远的海域中， 缺少网络信号， 很难将传感器采集到的信息输送到遥 远的陆面上。 以往的海洋环境监测只能够在小范围内进行无线通信， 在 网络信号差的海面 上很难将这些信息与遥远的陆面进行通信， 并且海面上放置的采集装置存在供电不稳定、 耗电大、 网络信号差、 数据传输效率差等缺点。 因此， 有必要建立一种自供电的海洋环境监 测网络系统。 发明内容 [0003]针对现有技术的不足本发明提供一种自供电的海洋环境监测网络系统， 以摩擦纳 米发电机来为分布式监测传感器供电， 实现分布式网络范围内的自供电和长期连续的海洋 环境监测， 解决现有技术中的海洋环 境监测传感器续航能力差， 监测范围小， 数据传输距离 短的问题。 [0004]为了实现上述目的， 本发明采用如下的技 术方案： [0005]一种自供电的海洋环境监测网络系统， 包括数据采集单元、 中端数据处理单元和 远程接收端； 所述中端数据处理单元设置在船的顶部用于无线通信接收分散在 海面上若干 个数据采集单元的采集数据并把采集数据 汇总以北斗短报文的形式发送 给远程接收端； 所 述数据采集单元包括摩擦纳米发电机、 储能模块、 第一单片机、 温度传感器、 水质传感器、 GPS定位模块、 第一无线传输模块； 所述摩擦纳米发电机将波浪能转化为电能储存在 储能模 块内， 所述储能模块为第一单片 机、 温度传感器、 水质传感器、 GPS 定位模块和第一无线传输 模块供电； 所述温度传感器、 水质传感器、 GPS定位模块和第一无线传输模块与第一单片机 电性连接 。 [0006]本发明的主要创新点在于采用摩擦纳米发电机为数据采集单元供电， 可以实现可 持续的长 久供电， 在漂流的过程中不需要考虑供电问题。 [0007]所述摩擦纳米发电机包括中空的底座、 轴、 轴承、 摆件、 配重块、 发电单元、 折叠连 接膜、 调节 块、 电线、 整流桥和透明罩， 所述底座顶面的中间位置下陷设置有空腔， 所述轴横 跨固定设置在空腔 内； 所述摆件通过轴承活动安装在轴 上； 所述摆件的上部固定设置有配 重块； 所述摆件的左右两边各设置有一块调节块， 调节块固定 设置在空腔的两边； 所述摆件 的左右两边设置有多组发电单元， 多组所述发电单元通过折叠连接膜连接在一起； 所述折 叠连接膜的一边固定粘贴在摆件上， 折叠连接膜的另一边固定粘贴在调节块上； 所述发电 单元通过电线与整流桥连接； 所述整流桥与储能模块连接； 所述底座上密封固定设置有透 明罩。 [0008]进一步， 所述发电单元由2片弹簧钢片和1片接触膜组成， 所述折叠连接膜的折叠说　明　书 1/5 页 3 CN 115031787 A 3