[发明专利]一种面向环境感知的摩擦电-电磁复合流速检测装置

说明书

本发明公开一种面向环境感知的摩擦电‑电磁复合流速检测装置，包括弹簧‑磁铁电磁感应模块，摩擦纳米发电模块，亚克力管‑旋转模块以及无线传输电源管理模块，亚克力管‑旋转模块的亚克力管组件的一端固定在旋转模块的旋转中心块的外边缘上，另一端与摩擦纳米发电模块的支撑盘固定，弹簧‑磁铁电感应模块的弹簧一端与亚克力管‑旋转模块的旋转中心块相固联，弹簧‑磁铁电磁感应模块位于亚克力管的内部，实现弹簧‑磁铁电磁感应模块与摩擦纳米发电模块位于亚克力管和旋转中心块的封闭空间内。本发明可实现自供电,依靠电信号的输出特性，实现对驱动流体的旋转速度检测，基于电源管理模块，配合低功耗蓝牙模块，实现在无人环境下的流体流速检测。

技术领域

本发明旨在解决偏远地区的水流/风速等流体的流速监测装置，能够实现在偏远地区的流速监测装置的自供电，并实现监测数据的无线传输，更具体地说，是一种面向环境感知的摩擦电-电磁复合流速检测装置。

背景技术

未来无人气象站的风速、降雨、水位等环境监测要素的需求将在环境监测领域发挥重要作用，这就需要对气象信息进行日常的汇总和险情预警，以避免重大自然灾害的发生。例如，短时间内的强降雨往往导致河流流量激增，而这往往预示着区域性自然灾害的突然发生。同时随着5G物联网技术的快速发展，感知信息可以被低延迟地传输，从而通过大数据和云计算技术的远程终端实现智能气象预测和监控。然而，无人气象站的可行性和成本效益需要考虑，因为大多数现有的传感器往往需要外部电源和相关的电线来确保其日常运行。特别是在广阔的草原和山区等偏远地区和恶劣的环境中，会出现意想不到的困难。因此，下一代无人气象站除了实时信息采集和监测外，还应具有可持续性，并可实现无线传输，避免额外的电池的配置需求，能够从环境中获取能量以支持其基本操作的自供电装置并由此实现无线传输是一种可能的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种面向环境感知的摩擦电-电磁复合流速检测装置，能够实现从环境中获取机械能能量并将其转化为电能存储以支持其实现无线传输的自供电装置，并依靠电信号输出的特点表征流体的流速，实现对于流速的实时检测。

为了达到上述目的，本发明釆用的技术方案是：

本发明包括亚克力管-旋转模块，弹簧-磁铁电磁感应模块，摩擦纳米发电模块以及无线传输电源管理模块，所述的弹簧-磁铁电磁感应模块的弹簧的一端与亚克力管-旋转模块的三棱柱形旋转中心块相固联，所述亚克力管-旋转模块的亚克力管的一端通过支撑块固定在三棱柱形旋转中心块的外边缘上，另一端与摩擦纳米发电模块的支撑盘固定。

优选地，所述亚克力管-旋转模块，包括亚克力管，三棱柱形旋转中心块，三棱柱形旋转中心块的三个柱面间呈相互120度的夹角，三个亚克力管的一端均与三棱柱形旋转中心块的外边缘形成固联，三个亚克力管之间在平面上形成相互120度的夹角，当三个亚克力管受到圆周切向力的作用，整个装置会绕着三棱柱形旋转中心块的旋转轴旋转。

优选地，所述弹簧-磁铁电磁感应模块，包括弹簧，圆柱形磁铁，感应线圈；圆柱形磁铁与弹簧的一端固联，另一端处于悬空状态；弹簧的另一端被固定在亚克力管-旋转模块的三棱柱形旋转中心块上；用于电磁感应的感应线圈被均匀地分布在亚克力管的外壁上，磁铁在外部合力(离心力、重力、弹簧弹力)的作用下在亚克力管内作直线往复运动，亚克力管外壁上的感应线圈切割磁铁的磁感线包络圈，得到感应交流电信号，从而实现机械能向电能的转换。