本发明涉及新能源发电领域，特别是涉及一种阿基米德式海洋能收集装置及水文监测台。
背景技术：
1、在能源危机日益严峻的背景下，传统的能源如石油、煤炭、天然气等高质量的低熵能源已经不能满足人类对能源的使用需求，对于可再生能源的探索成为能源可持续发展的重要挑战之一。目前，人们迫切需要一些可替代的能源如自然界中的风能、海洋能等绿色能源。
2、海平面以下蕴含着非常丰富的能量(包括势能和动能)，现有的电磁发电机对高频响应较好，适用于利用高流速区域的波浪能发电，但在低流速区域对低频响应较差。在此基础上，技术人员开发出了新的摩擦纳米发电机(tengs)，teng是一种利用材料间的摩擦起电效应实现发电的新型发电机，这种发电机可以利用低频的波浪能实现发电，因而可以广泛应用于需要进行自供电的小型设备中。
3、考虑到发电机中通常需要部署叶轮、风杯等旋转结构以驱动摩擦材料转动发电，因此设备的防水和密封性能相对不足，发电机内部一旦进水，将可能导致失效。因此现有的摩擦纳米发电机通常需要部署在水体以上，或着是浅水区域。这限制了此类发电机在特殊场景下的应用。
技术实现思路
1、为了解决现有摩擦纳米发电机不适用于深水等应用场景的问题，本发明提供一种阿基米德式海洋能收集装置及水文监测台。
2、本发明提供的技术方案包括如下内容：
3、一种阿基米德式海洋能收集装置其包括一个浮体以及其中包含的一组薄板接触分离式teng。浮体安装在水体以下，并可随着波动起伏运动，进而驱动浮体内部负载的薄板接触分离式teng发电。
4、具体地，浮体包括筒仓、浮筒、以及连接二者的具有弹性的环形防水带。筒仓呈开口向上的筒型结构，其内包括第一腔体。浮筒呈开口向上的筒型结构，其内包括第二腔体。第二腔体的尺寸大于所述筒仓，且筒仓向上插入到浮筒中的第二腔体内。防水带的上沿与浮筒密封连接，下沿与筒仓密封连接，进而在浮体内形成一个封闭的柱状腔室。柱状腔室中预充压以维持浮体的初始形态。
5、薄板接触分离式teng安装在于柱状腔室内，其包括固定机构、连接杆、以及多片圆形摩擦盘和电极盘。摩擦盘的表面设置摩擦层，电极盘的表面设置电极层，摩擦层和电极层由具有电负性差异的两种材料制备而成。摩擦盘和电极盘分别沿柱状腔室的轴向交替平行设置。本发明中，摩擦盘和电极盘的中央均设有通孔，且其中一种盘体上的通孔大于另一种。连接杆的顶端固定连接在浮筒内部的顶部，另一端插入摩擦盘和电极盘的通孔中，并与通孔较小的一种盘体固定连接。摩擦盘和电极盘中的通孔较大的盘体分别通过固定机构连接在筒仓内。在本发明的方案中，连接杆的外径小于通孔较大的盘体中的通孔直径，进而允许对应盘体沿连接杆的轴向升降运动。
6、本发明提供的阿基米德式海洋能收集装置的筒仓固定连接在水体以下的基台上，在整个装置中，浮筒、连接杆以及其上连接的摩擦盘或电极盘的组合体在水体中的浮力大于重力。当浮筒随水体中的波浪起伏运动时，带动薄板接触分离式teng中的摩擦盘和电极盘发生接触分离，使得电极层和摩擦层之间发生电荷转移，进而在电极盘上产生电能输出。
7、作为本发明进一步的改进，环形防水带采用硅胶、橡胶、树脂或其它耐磨的柔性薄膜材料制备而成。
8、作为本发明进一步的改进，筒仓和浮筒均呈圆桶型，其内的第一腔体和第二腔体呈圆柱状。
9、且/或
10、筒仓底部设有一个尺寸大于浮筒中第二腔体内径的环形底座。
11、且/或
12、浮筒的顶部设有一个草帽状的浮台；浮台的外径大于浮筒的外径。
13、作为本发明进一步的改进，浮筒采用轻质材料制备而成。
14、且/或
15、浮筒的侧壁和/或顶部的浮台中设有用于在水下提供升力的气腔。
16、作为本发明进一步的改进，薄板接触分离式teng中的各个摩擦盘通过连接杆与浮筒固定连接，各个电极盘通过固定机构与筒仓固定连接。
17、或
18、薄板接触分离式teng中的各个电极盘通过连接杆与浮筒固定连接，各个摩擦盘通过固定机构与筒仓固定连接。
19、作为本发明进一步的改进，摩擦盘或电极盘在连接杆上等间隔布置；电极盘或摩擦盘在固定机构上等间隔布置；且任意两相邻摩擦盘的间距与任意两相邻电极盘的间距相等。
20、作为本发明进一步的改进，筒仓或浮筒中还设有一个与内部的柱状腔室连通的单向气阀。单向气阀用于向柱状腔室内充压，以预调薄板接触分离式teng中的各个摩擦盘和相邻的电极盘的初始位置，并使得各个摩擦盘和各个电极盘在初始状态下靠近但不接触。
21、作为本发明进一步的改进，摩擦盘的正反面两面均设有摩擦层，摩擦层采用介电材料制备而成。介电材料包括：fep、pvdf、pett。
22、且/或
23、电极盘的正反面两面均设有电极层，电极层采用导电材料制备而成。导电材料包括：金、银、铜、铁、铝以及其它任意一种单质金属或合金材料。
24、且/或
25、在薄板接触分离式teng中，各个电极层上表面的电极层彼此电连接构成第一电极，各个电极层下表面的电极层彼此电连接构成第二电极。第一电极和第二电极作为薄板接触分离式teng的电能输出端口。
26、作为本发明进一步的改进，电极层包含铜质薄膜电极以及其上的尼龙层。
27、且/或
28、铜质薄膜电极还通过高压放电的形式预充有表面电荷。
29、本发明还包括一种水文监测台，其用于监测水体中的水文数据。该水文检测台包括：储能装置、多种水文监测类传感器、通信模块、数据处理模块、存储模块，以及如前述的阿基米德式海洋能收集装置。阿基米德式海洋能收集装置一方面作为能量采集装置，用于为水文监测类传感器、通信模块、数据处理模块直接供电，或向储能装置充电以实现间接供电。另一方面作为水体波浪能的状态检测机构，用于在薄板接触分离式teng输出超过预设的幅值或频率阈值时记录一个对应状态信号；状态信号用于进行水文分析。
30、本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
31、本发明提供了一种包含浮体和薄板接触分离式teng的新型阿基米德式海洋能收集装置，其中，浮体中的浮筒和筒仓可以随波浪起伏而循环原理和靠近，进而驱动浮体内部的薄板接触分离式teng运转发电。与常规的波浪能转换装置相比，本发明方案的产品能够完全浸没在水中，具有极佳的隐蔽性。
32、此外，本发明提供的海洋能收集装置不仅可以用于采集波浪能发电，还可以作为水下环境监测和数据采集的传感器系统，并可以用于设计和制造特殊的自供电的水文监测设备，延长此类设备的使用寿命并减少其维护成本。
1.一种阿基米德式海洋能收集装置，其特征在于，其包括一个浮体以及其中包含的一组薄板接触分离式teng；
2.根据权利要求1所述的阿基米德式海洋能收集装置，其特征在于：所述环形防水带采用硅胶、橡胶、树脂或其它耐磨的柔性薄膜材料制备而成。
3.根据权利要求1所述的阿基米德式海洋能收集装置，其特征在于：所述筒仓和浮筒均呈圆桶型，其内的第一腔体和第二腔体呈圆柱状；
4.根据权利要求3所述的阿基米德式海洋能收集装置，其特征在于：所述浮筒采用轻质材料制备而成；
5.根据权利要求1所述的阿基米德式海洋能收集装置，其特征在于：所述薄板接触分离式teng中的各个摩擦盘通过所述连接杆与所述浮筒固定连接，各个电极盘通过所述固定机构与所述筒仓固定连接；
6.根据权利要求5所述的阿基米德式海洋能收集装置，其特征在于：所述摩擦盘或电极盘在连接杆上等间隔布置；所述电极盘或摩擦盘在固定机构上等间隔布置；且任意两相邻摩擦盘的间距与任意两相邻电极盘的间距相等。
7.根据权利要求1所述的阿基米德式海洋能收集装置，其特征在于：所述筒仓或浮筒中还设有一个与内部的所述柱状腔室连通的单向气阀；所述单向气阀用于向所述柱状腔室内充压，以预调所述薄板接触分离式teng中的各个摩擦盘和相邻的电极盘的初始位置，并使得各个摩擦盘和各个电极盘在初始状态下靠近但不接触。
8.根据权利要求1所述的阿基米德式海洋能收集装置，其特征在于：所述摩擦盘的正反面两面均设有摩擦层，所述摩擦层采用介电材料制备而成；所述介电材料包括：fep、pvdf、pett；
9.根据权利要求8所述的阿基米德式海洋能收集装置，其特征在于：所述电极层包含铜质薄膜电极以及其上的尼龙层；
10.一种水文监测台，其用于监测水体中的水文数据，其特征在于：其包括：储能装置、多种水文监测类传感器、通信模块、数据处理模块、存储模块，以及如权利要求1-9中任意一项所述的阿基米德式海洋能收集装置；所述阿基米德式海洋能收集装置一方面作为能量采集装置，用于为所述水文监测类传感器、通信模块、数据处理模块直接供电，或向储能装置充电以实现间接供电；另一方面作为水体波浪能的状态检测机构，用于在所述薄板接触分离式teng输出超过预设的幅值或频率阈值时记录一个对应状态信号；所述状态信号用于进行水文分析。
