【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及能源回收和自动化养殖，具体为一种基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置、方法及系统。
技术介绍
1、柔性压电薄膜是一种受压后产生电荷的电子器件，在各领域有着广泛的应用。现有技术中，柔性压电薄膜主要是用作力传感器，通过采集柔性压电薄膜产生的电压信号，根据电压信号与作用力的耦合关系，测量作用在柔性压电薄膜表面的作用力。
2、基于柔性压电薄膜的特性，在有一些场景下，配合储电设备，也可将作用在柔性压电薄膜上的动能转换为电能存储起来，如公布号为cn 114704428 a的《一种能在不同风速条件下收集能量的压电旗帜装置》，将风能转化为机械能，再利用压电薄膜将机械能转化为电能存储起来。风能属于被大众所熟悉的绿色能源，而在更多的场景下，可回收的机械能并不限于此。如一些应用在大型水产养殖区的投饲渔机(渔船或无人机等)，其投饲仓容量较大，投饲仓带负载运行时为整个投饲船中功率消耗最大部件，直接影响到投饲船的续航时间。在进行投饲时，如图1所示，电机会带动着投饲仓不断进行旋转以翻动饲料，投饲仓旋转过程中，部分饲料被投饲出去，部分仍然在投饲仓内，投饲仓内的饲料在下落产生机械能，一般不为人所关注，故而存在浪费，且投饲仓容量越大，投饲作业需要的时长越长，饲料重复下落的次数就越多，相应的投饲仓的能耗也就越大。
技术实现思路
1、本专利技术的技术目的在于，收集投饲仓工作过程中产生的机械能，将其转换为电能存储起来再利用，以节省能耗。
2、为实现上述技术目的，本专利技术提供了以下技术
3、一种基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置，包括蓄电池以及与其充电口连接的发电垫，其特征在于：所述发电垫卷成圆筒状，贴附于投饲仓滚筒的内壁，所述发电垫至少设有内外两层防护层以及均匀铺设在两防护层中的多个柔性压电薄膜，所述的多个柔性压电薄膜之间通过连接电路依次串联。
4、进一步的，所述柔性压电薄膜为矩形，发电垫内柔性压电薄膜的尺寸满足如下条件：
5、
6、其中，r为投饲仓滚筒的筒腔半径；l为投饲仓滚筒的筒腔长度；a为柔性压电薄膜第一条边的尺寸，所述的第一条边与滚筒的周向方向平行；b为柔性压电薄膜片第二条边的尺寸，所述的第二条边与投饲仓滚筒的中轴线平行；n为柔性压电薄膜的总数，取值为正整数。
7、进一步的，所述防护层采用弹性防水材料制成。
8、进一步的，本专利技术投饲仓能量回收装置设有实时采集发电垫输出端电信号的传感器。
9、进一步的，一种基于柔性压电薄膜的投饲仓剩余饲料监控方法，利用如上所述的基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置实施，其特征在于，包括以下步骤：
10、s1：记录投饲仓携带的饲料总质量；
11、s2：装填好饲料后，关闭投饲仓仓门，控制投饲仓滚筒匀速转动，并采集所述发电垫输出的电压信号，待电压信号稳定后记录当前的电压值作为初始值；
12、s3：打开投饲仓的仓门出料，出料过程中，实时监测所述发电垫输出的电压信号；
13、s4：按照如下公式估计出料过程中投饲仓内的实时剩余饲料：
14、
15、上式中，m0表示投饲仓内携带的饲料总质量，m表示剩余饲料的质量，u0表示发电垫输出电压值的初始值，u表示出料过程中发电垫的实时电压信号；
16、s5：根据投饲仓内剩余饲料的情况，控制投饲仓的运行或装载投饲仓的设备的运行。
17、进一步的，所述s5具体为：
18、判断投饲仓内的剩余饲料是否达到预设的阈值或为零，到达后控制投饲仓滚筒停止旋转。
19、所述投饲仓剩余饲料监控方法若用于无人渔机的投饲作业，则步骤s5具体为：
20、判断投饲仓内的剩余饲料是否达到预设的阈值或为零，到达后控制投饲仓停止旋转，控制渔机返航。
21、一种基于柔性压电薄膜的投饲仓剩余饲料监控系统，用于实施如上所述的基于柔性压电薄膜的投饲仓剩余饲料监控方法，其特征在于，包括以下组成部分：
22、数据存储模块，用于记录用户输入的控制参数和传感器采集的数据，所述控制参数包括投饲仓内携带的饲料总质量，传感器采集的数据包括发电垫输出的电压信号；
23、数据处理模块，与数据存储模块连接，在投饲仓投料的过程中，调用数据存储模块存储的数据，实时监控投饲仓内的剩余饲料，所述剩余饲料的计算方法如下：
24、
25、上式中，m0表示投饲仓内携带的饲料总质量，m表示剩余饲料的质量，u0表示发电垫输出电压值的初始值，u表示出料过程中发电垫的实时电压信号；
26、控制模块，读取数据处理模块计算输出的剩余饲料的质量，当剩余饲料的质量达到预设的阈值或零值时，向投饲仓电机的驱动电路发送控制信号，控制投饲仓滚筒停止旋转。
27、进一步的，本专利技术投饲仓剩余饲料监控系统安装在无人渔机上，所述控制模块与无人渔机的控制系统连接，当控制模块读取的剩余饲料的质量达到预设的阈值或零值时，向无人渔机的控制系统发送返航的控制信号。
28、本专利技术的有益效果是：
29、1)本专利技术基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置，利用压电材料将投料仓内饲料反复下落产生的机械能转换为电能，并将其收集利用，可节省能源；
30、2)本专利技术基于柔性压电薄膜的投饲仓剩余饲料监控方法和系统，利用投饲仓能量回收装置中压电材料输出的电信号，即可实现对投饲仓内剩余饲料的监控，基于监控结果及时的控制投饲仓或装载投饲仓的设备运转，操作方便，降低能耗，应用在装载投饲仓的无人渔机等设备上时，可进一步提升水产养殖的智能化管理。
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1.一种基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置，包括蓄电池以及与其充电口连接的发电垫，其特征在于：所述发电垫卷成圆筒状，贴附于投饲仓滚筒的内壁，所述发电垫至少设有内外两层防护层以及均匀铺设在两防护层中的多个柔性压电薄膜，所述的多个柔性压电薄膜之间通过连接电路依次串联。
2.如权利要求1所述的一种基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置，其特征在于，所述柔性压电薄膜为矩形，发电垫内柔性压电薄膜的尺寸满足如下条件：
3.如权利要求1所述的一种基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置，其特征在于，所述防护层采用弹性防水材料制成。
4.如权利要求1所述的一种基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置，其特征在于，设有实时采集发电垫输出端电信号的传感器。
5.一种基于柔性压电薄膜的投饲仓剩余饲料监控方法，利用如权利要求1所述的基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置实施，其特征在于，包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的一种基于柔性压电薄膜的投饲仓剩余饲料监控方法，其特征在于，所述S5具体为：
7.如权利要求5所述的一种基于柔性压电薄膜的
8.一种基于柔性压电薄膜的投饲仓剩余饲料监控系统，用于实施如权利要求5所述的基于柔性压电薄膜的投饲仓剩余饲料监控方法，其特征在于，包括以下组成部分：
9.如权利要求8所述的一种基于柔性压电薄膜的投饲仓剩余饲料监控系统，其特征在于，安装在无人渔机上，所述控制模块与无人渔机的控制系统连接，当控制模块读取的剩余饲料的质量达到预设的阈值或零值时，向无人渔机的控制系统发送返航的控制信号。
...【技术特征摘要】
1.一种基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置，包括蓄电池以及与其充电口连接的发电垫，其特征在于：所述发电垫卷成圆筒状，贴附于投饲仓滚筒的内壁，所述发电垫至少设有内外两层防护层以及均匀铺设在两防护层中的多个柔性压电薄膜，所述的多个柔性压电薄膜之间通过连接电路依次串联。
2.如权利要求1所述的一种基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置，其特征在于，所述柔性压电薄膜为矩形，发电垫内柔性压电薄膜的尺寸满足如下条件：
3.如权利要求1所述的一种基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置，其特征在于，所述防护层采用弹性防水材料制成。
4.如权利要求1所述的一种基于柔性压电薄膜的投饲仓能量回收装置，其特征在于，设有实时采集发电垫输出端电信号的传感器。
5.一种基于柔性压电薄膜的投饲仓剩余饲料监控方法，利...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈宗豪，王逸之，马丰原，蒋磊，葛珊珊，刘文伟，黄诗雅，张宇森，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：
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