压电与声光, 2022, 44 (2): 310, 网络出版: 2022-06-14  

智能井盖的钹式压电发电装置研究

Research on Cymbal Piezoelectric Generating Device for Smart Manhole Cover
作者单位
1 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学 自动化学院,江苏省气象能源利用与控制工程技术研究中心,江苏 南京 210044
3 中电科技集团 重庆声光电有限公司,重庆 400060
摘要
智能井盖的应用减小了人工巡查的难度,降低了人们的生命财产安全风险。该文研究了一种钹式压电能量收集器,有效地提高了智能井盖无线监测节点电池的续航能力,降低了人工巡查的成本。分析了收集器的工作原理,采用ANSYS Workbench软件进行仿真优化,研究了对钹式压电能量收集器输出性能影响的关键因素。加工组装了钹式发电装置样机并完成了测试。结果表明,样机在脉冲宽度250 ms、冲击载荷0, 5 MPa下,输出开路电压为102 V,输出功率为4, 11 mW,有效地提高了井盖监测节点的续航能力。
Abstract
The application of intelligent manhole covers greatly reduces the difficulty of manual inspections and reduces the safety risks of people's lives and properties, The article studies a cymbal piezoelectric energy harvester, which effectively improves the battery life of the smart manhole cover wireless monitoring node battery and reduces the cost of manual inspections, The paper analyzes the working principle of the collector, and uses ANSYS Workbench software for simulation optimization, and also studies the key factors affecting the output performance, The prototype of the cymbal-type power generation device was processed and assembled, and the test was completed, The results show that the prototype has an output open circuit voltage of 102 V and an output power of 4, 11 mW under an impact load of 250 ms pulse width and 0, 5 MPa, which can effectively improve the endurance of the manhole cover monitoring node,
参考文献

[1] 李岩, 基于物联网的智能井盖安全监测系统的研究[D]. 聊城:聊城大学,2018,

[2] 张允,王战江,蒋淑兰,等, 振动能量收集技术的研究现状与展望[J]. 机械科学与技术,2019,38(7):985-1018,

[3] 张旭辉,谭厚志,杨文娟,等, 多方向压电振动能量收集技术研究与进展[J]. 压电与声光,2019,41(2):301-310,

[4] WANG Shuai,WANG Chaohui,GAO Zhiwei,et al, Design and performance of a cantilever piezoelectric power generation device for real-time road safety warnings[J]. Applied Energy,2020,276:115512, 1-115512, 9,

[5] HONG S D,KIM K B,HWANGW,et al, Enhanced energy-generation performance of a landfilled road-capable piezoelectric harvester to scavenge energy from passing vehicles[J]. Performance Energy Conversion & Management,2020,215:112900, 1- 112900, 11, 。

[6] 杨海露, 基于压电技术的路面变形能量收集系统研究及应用[D]. 北京:北京科技大学,2018,

[7] 李彦伟,陈森,王朝辉,等, 智能发电路面技术现状及发展[J]. 材料导报,2015,29(7):100-106,

[8] 赵晓康, 压电发电技术在道路应用中的可行性研究[D]. 西安: 长安大学,2013,

[9] 朱子豪, 基于车辆运行的减速带振动能量回收方法研究[D]. 上海: 上海工程技术大学,2016,

[10] 史彬锋,方桂花,胡娟, 路面液压发电装置蓄能器吸收冲击性能[J]. 液压与气动,2020(6):52-56,

[11] 陈永超,高敏,俞卫博, 基于钹式压电阵列的新型引信发电装置设计[J]. 压电与声光,2013,35(5):681-685,

[12] 孙春华,杜建红,汪红兵,等, 路面振动压电俘能器的性能分析[J]. 压电与声光,2013,35(4):556-560,

[13] 贾美娟,李邓化,居伟骏,等, 新型振动加速度传感器电压灵敏度研究[J]. 仪器仪表学报,2006(增2):1605-1607,

[14] 袁江波, 圆盘式压电发电装置发电性能及其关键技术研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,2011,

[15] 钟勇, 用于路面机械能量回收的压电换能器研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013,

[16] 陈君, 基于新型结构钹式压电换能器的加速度传感器研究[D]. 镇江: 江苏大学,2016,

[17] 李彦伟,王朝辉,石鑫,等, 道路用堆叠式压电俘能单元制备与应用性能[J]. 振动与冲击,2018,37(9):134-141,

[18] 孙玉臣,王德石,孙显鹏,等, 两种低频换能器结构性能有限元研究[J]. 舰船电子工程,2017,37(11):130-151,

[19] 陈永超,高敏,俞卫博, 基于钹式压电阵列的新型引信发电装置设计[J]. 压电与声光,2013,35(5):681-685,

[20] 李琛琛,赵鸿铎,马鲁宽,等, 路用叠堆式压电单元设计及性能分析[J]. 中南大学学报(自然科学版),2021,52(7):2170-2178,

[21] 朱代先,王力立,刘冰冰,等, 基于NB-IOT的智慧井盖监测系统设计与实现[J]. 计算机测量与控制,2019,27(10):55-59,

赵兴强, 戴志新, 张祖伟, 丁宇, 罗勇, 徐飞宇. 智能井盖的钹式压电发电装置研究[J]. 压电与声光, 2022, 44(2): 310. ZHAO Xingqiang, DAI Zhixin, ZHANG Zuwei, DING Yu, LUO Yong, XU Feiyu. Research on Cymbal Piezoelectric Generating Device for Smart Manhole Cover[J]. Piezoelectrics & Acoustooptics, 2022, 44(2): 310.

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