本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，具體涉及一種基于壓力發(fā)電的自組網(wǎng)無線充電系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代生活中智能設(shè)備普及程度已經(jīng)很高，為人們生活帶來了極大的便利，但是目前智能設(shè)備的電池容量不足，頻繁的使用智能設(shè)備會快速耗盡智能設(shè)備的電池電量，有可能帶來以下問題：

第一，智能設(shè)備通常配備可充電電池，需要反復充電，必然造成電能的損耗，我國現(xiàn)在大部分還是火力發(fā)電，從而容易造成環(huán)境污染和社會成本升高的問題，不利于低碳社會和可持續(xù)發(fā)展社會的建設(shè)；

第二，當家庭中有多種、多個智能設(shè)備的時候，人們需要隨時關(guān)注電量的消耗情況，否則可能出現(xiàn)想使用某個智能設(shè)備而電池耗盡的情況，耽誤工作效率，浪費時間和精力，影響心情；

第三，當家庭中有多種、多個智能設(shè)備的時候，通常需要多種、多個充電線、充電口和充電插座，增加了生活成本而且不易收納維護；

第四，當在旅途或者室外使用智能設(shè)備而且身邊沒有充電器或者移動電源時，容易給人們的生活帶來巨大不便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于壓力發(fā)電的自組網(wǎng)無線充電系統(tǒng)及方法，包括若干壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和若干智能被充電子系統(tǒng)(2)，所述壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)包括壓力發(fā)電裝置(11)，儲電裝置(12)、無線通訊裝置(13)、處理器(14)、坐標定位單元(15)和無線充電發(fā)送裝置(16)，所述智能被充電子系統(tǒng)(2)包括處理器(14)、無線通訊裝置(13)、坐標定位單元(15)、無線充電接收裝置(24)和智能被充電設(shè)備(25)；所述壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)可以利用生活種壓力發(fā)電，以無線的方式形成自組網(wǎng)，并且以無線充電的方式為智能被充電子系統(tǒng)(2)充電。本發(fā)明能夠利用生活中壓力發(fā)電，解決了技術(shù)背景的中第一和第四個問題；本發(fā)明能夠自組成網(wǎng)并且自動判斷需要充電的智能設(shè)備，解決了技術(shù)背景中的第二個問題；本發(fā)明能夠通過無線方式為智能設(shè)備充電，解決了技術(shù)背景中第三個問題；綜上，本發(fā)明能夠節(jié)約能源，減少人力物力消耗，有利于低碳社會建設(shè)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的自組網(wǎng)無線充電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的自組網(wǎng)無線充電系統(tǒng)一種具體實施例示意圖。

符號說明：

1，壓力發(fā)電子系統(tǒng)；2，智能被充電子系統(tǒng)；3，住宅；4，壓力發(fā)電鞋；5，手機；6，IPAD；7，遙控小汽車；8，父親；9，母親；10，孩子；11，壓力發(fā)電裝置；12，儲電裝置；13，無線通訊裝置；14，處理器；15，坐標定位單元；16，無線充電發(fā)送裝置；24，無線充電接收裝置；25，智能被充電設(shè)備。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明的基于壓力發(fā)電的自組網(wǎng)無線充電系統(tǒng)，其特征在于，包括若干壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和若干智能被充電子系統(tǒng)(2)，所述壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)包括壓力發(fā)電裝置(11)，儲電裝置(12)、無線通訊裝置(13)、處理器(14)、坐標定位單元(15)和無線充電發(fā)送裝置(16)，所述智能被充電子系統(tǒng)(2)包括處理器(14)、無線通訊裝置(13)、坐標定位單元(15)、無線充電接收裝置(24)和智能被充電設(shè)備(25)。

所述壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)可以利用生活種壓力發(fā)電，以無線的方式形成自組網(wǎng)，并且以無線充電的方式為智能被充電子系統(tǒng)(2)充電。

所述壓力發(fā)電裝置(11)包括軟磁芯、線圈、壓力傳導、永磁體、彈力裝置、線圈骨架以及連接在線圈骨架上的供永磁體上下運動的兩個導槽。

所述儲電裝置(12)用于存儲壓力發(fā)電裝置(11)生產(chǎn)的電能，包括但不僅限于鉛酸電池、膠體電池、鋰離子電池、鎳氫電池、鋅空電池、鉛晶蓄電池、聚合物電池和電容器。

所述無線通訊裝置(13)具有無線通訊功能，用于壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和智能被充電子系統(tǒng)(2)之間交換信息，包括但不僅限于智能被充電設(shè)備(25)電池狀態(tài)、所需電量，以及壓力發(fā)電裝置(11)運行狀態(tài)、儲電容量。

所述處理器(14)用于管理壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和智能被充電子系統(tǒng)(2)狀態(tài)，確定需要與其他壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和智能被充電子系統(tǒng)(2)之間交換的信息，指示所述無線充電發(fā)送裝置(16)對所述智能被充電設(shè)備(25)充電，指示智能被充電子系統(tǒng)(2)發(fā)出充電已滿信息。

所述坐標定位單元(15)用于確定壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和智能被充電子系統(tǒng)(2)的地理位置。

所述無線充電發(fā)送裝置(16)用于根據(jù)所述處理器(14)的指示與所述無線充電接收裝置(24)配合對所述智能被充電設(shè)備(25)充電。

所述無線充電接收裝置(24)與所述智能被充電設(shè)備(25)充電連接，用于與所述無線充電發(fā)送裝置(16)配合對所述智能被充電設(shè)備(25)充電。

所述智能被充電設(shè)備(25)包括但不僅限于手機(5)、IPAD(6)、手持移動設(shè)備、學習機、剃須刀。

圖1中雙向箭頭表示壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和智能被充電子系統(tǒng)(2)之間可以通過無線通訊的方式交換信息，壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)也可以通過無線充電的方式對智能被充電子系統(tǒng)(2)的智能被充電設(shè)備(25)進行充電。

如圖2所示，本發(fā)明的基于壓力發(fā)電的自組網(wǎng)無線充電系統(tǒng)另一實施例，包括一個父親(8)，一個母親(9)，一個孩子(10)，三雙壓力發(fā)電鞋(4)(壓力發(fā)電子系統(tǒng))，一個手機(5)(智能被充電子系統(tǒng))，一個IPAD(6)(智能被充電子系統(tǒng))和一個遙控小汽車(7)(智能被充電子系統(tǒng))。

基于圖1所示的基于壓力發(fā)電的自組網(wǎng)無線充電系統(tǒng)，本發(fā)明還提供了一種充電方法，包括：

步驟100，所述壓力發(fā)電裝置(11)產(chǎn)生電能，所述儲電裝置(12)存儲電能，優(yōu)選的，壓力發(fā)電裝置(11)可以為CN200710049676.X中的壓力發(fā)電鞋(4)，如圖2所示，父親(8)、母親(9)、孩子(10)每人都穿著一雙壓力發(fā)電鞋(4)。

步驟200，所述處理器(14)采集壓力發(fā)電裝置(11)的運行狀態(tài)，包括但不僅限于壓力發(fā)電裝置(11)是否工作、發(fā)電效率、總發(fā)電量，所述處理器(14)采集儲電裝置(12)的存儲電能狀態(tài)，包括但不僅限于儲電容量、充電能力、充電速度、充電方式。

具體的，壓力發(fā)電裝置(11)需要不斷的改變壓力才能進行發(fā)電，所以可能處在工作狀態(tài)，也可能處在未工作狀態(tài)，如圖2所示，父親(8)、母親(9)、孩子(10)如果穿著壓力發(fā)電鞋(4)不停走動的話，那么壓力發(fā)電裝置(11)處在工作狀態(tài)，如果上床休息的話，那么壓力發(fā)電裝置(11)處在未工作狀態(tài)。因為壓力發(fā)電裝置(11)可能在制造工藝上有所差異，生活中產(chǎn)生的壓力也千差萬別，所以發(fā)電效率也不相同。如果壓力發(fā)電裝置(11)為壓力發(fā)電鞋(4)的話，那么總發(fā)電量取決于父親(8)、母親(9)、孩子(10)走動路程的遠近以及走動的時間。儲電容量、充電能力、充電速度、充電方式與儲電設(shè)備的性能有關(guān)，如圖2所示，壓力發(fā)電鞋(4)還包括一塊鋰蓄電池，用以存儲壓力發(fā)電鞋(4)生產(chǎn)的電能。

步驟300，所述處理器(14)通過所述無線通訊裝置(13)以自組網(wǎng)的方式獲取鄰居壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)的狀態(tài)，以及所述智能被充電設(shè)備(25)的狀態(tài)，包括但不僅限于智能被充電設(shè)備(25)的總電量、剩余電量和耗電速度。

具體的，如圖2所示，父親(8)、母親(9)、孩子(10)的壓力發(fā)電鞋(4)中還包括處理器(14)和無線通訊裝置(13)，能夠以自組網(wǎng)的方式獲取手機(5)、IPAD(6)和遙控小汽車(7)的總電量、剩余電量和耗電速度。

步驟400，所述處理器(14)根據(jù)自身壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)狀態(tài)，確定是否要成為自組網(wǎng)的管理節(jié)點，進一步包括以下步驟：

步驟420，所述處理器(14)獲取自身壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)的運行狀態(tài)，如果處于工作模式，那么轉(zhuǎn)入步驟440，否則退出。

步驟440，所述處理器(14)獲取自身壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)的位置信息，計算與其它壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)之間的平均距離，

$d_{i0}=\frac{1}{n-1}\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{d}_{ij},i\≠j;$

其中d_i0是自組網(wǎng)中第i個壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)與其他壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)之間的平均距離，d_ij是自組網(wǎng)中第i個壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和第j個壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)之間的距離，n是自組網(wǎng)中壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)數(shù)量。

$d_{ij}=\sqrt{{(x_i-x_j)}^2+{(y_i-y_j)}^2},$

其中(x_i,y_i)、(x_j,y_j)分別是自組網(wǎng)中第i個壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)和第j個壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)的坐標。

步驟460，所述處理器(14)獲取自身發(fā)電子系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括所述壓力發(fā)電裝置(11)的日均發(fā)電量C₀、所述儲電裝置(12)的儲電量E_st和儲電比例r_st；

$C_{io}=\frac{1}{m}\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}{C}_{ik},$

其中C_i0為第i個壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)的日均發(fā)電量，C_ik為第i個壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)第k天的發(fā)電量，m為用于計算平均發(fā)電量的天數(shù)，m值由用戶自定義。

$r_{sti}=\frac{E_{sti}}{E_i},$

其中r_sti為第i個儲電設(shè)備的儲電比例，E_sti為第i個儲電設(shè)備的儲電量，E_i為第i個儲電設(shè)備的最大儲電量。

步驟480，所述處理器(14)計算自身壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)的管理參數(shù)λ并與其他壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)的管理參數(shù)進行比較，如果其值最大，那么該壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)成為管理節(jié)點；

${\mathrm{\λ}}_i=\mathrm{\α}*\frac{d_{i0}}{d_{max}}+\mathrm{\β}*\frac{C_{i0}}{C_{\max }}+\mathrm{\γ}*r_{sti};$

其中λ_i為第i個壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)的管理參數(shù)，d_max為所有壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)平均距離的最大值，C_max為所有壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)日均發(fā)電量的最大值，α、β、γ分別為平均距離、日均發(fā)電量和儲電比例的加權(quán)系數(shù)，α,β,γ∈[0,1]，α+β+γ＝1。

具體的，如圖2所示，通常來說父親(8)的鞋碼比較大，可以包括功能更強大的壓力發(fā)電裝置(11)和儲電設(shè)備，如果父親(8)重量較大、走路較多的話，那么父親(8)的壓力發(fā)電鞋(4)有很大幾率成為管理節(jié)點。

步驟500，所述管理節(jié)點根據(jù)所述壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)狀態(tài)和所述智能被充電子系統(tǒng)(2)的狀態(tài)，選中某壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)為某智能被充電設(shè)備(25)充電，進一步包括以下步驟：

步驟520，所述智能被充電設(shè)備(25)根據(jù)自身電池最大容量E_cap和現(xiàn)有電量E_nw，計算缺電量E_sh和預計耗光電量的時間t_ex；

E_shl＝E_capl-E_nwl，

其中E_shl、E_capl和E_nwl分別為第l個智能被充電設(shè)備(25)的缺電量、電池最大容量和現(xiàn)有電量。

$t_{\mathrm{ex}l}=\frac{E_{capl}-E_{exl}}{E_{exl}}*t_{nwl},$

其中t_exl為第l個智能被充電設(shè)備(25)預計耗光電量時間，t_nwl第l個智能被充電設(shè)備(25)距上次充滿電之后已使用時間。

具體的，如圖2所示，手機(5)、IPAD(6)、遙控小汽車(7)都會根據(jù)自身電池最大容量和現(xiàn)有電量，計算缺電量和預計耗光電量的時間

步驟540，所述智能被充電設(shè)備(25)根據(jù)缺電量和預計耗光電量時間確定自身的充電參數(shù)η；

${\mathrm{\η}}_l=\mathrm{\μ}*E_{shl}+\frac{\mathrm{\ν}}{t_{exl}}$

其中η_l為第l個智能被充電設(shè)備(25)的充電參數(shù)，μ和ν分別為缺電量和預計耗光電量時間的加權(quán)系數(shù)。

具體的，如圖2所示，手機(5)、IPAD(6)、遙控小汽車(7)都會計算自身的充電參數(shù)，由于孩子(10)的遙控小汽車(7)耗電量比較大，所以遙控小汽車(7)充電參數(shù)最高的概率最大。

步驟560，所述智能被充電設(shè)備(25)向管理節(jié)點發(fā)送自身的充電系數(shù)。

具體的，如圖2所示，手機(5)、IPAD(6)、遙控小汽車(7)都會將自身的充電參數(shù)發(fā)送給父親(8)壓力發(fā)電鞋(4)的處理器(14)。

步驟580，所述管理節(jié)點選擇充電系數(shù)最高的智能被充電設(shè)備(25)作為待充電的智能被充電設(shè)備(25)。

具體的，作為管理節(jié)點的父親(8)的壓力發(fā)電鞋(4)根據(jù)充電參數(shù)決定遙控小汽車(7)作為最需要充電的智能被充電設(shè)備(25)。

步驟600，如果被選中的壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)不是管理節(jié)點自身，那么所述管理節(jié)點通過所述無線通訊裝置(13)向被選中的壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)發(fā)送指令，轉(zhuǎn)入步驟700；如果被選中的壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)為自身，那么直接啟動自身的無線充電發(fā)送設(shè)備向選定的智能被充電設(shè)備(25)充電，轉(zhuǎn)入步驟800。

具體的，作為管理節(jié)點的父親(8)的壓力發(fā)電鞋(4)確定自身為被選中的壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)，直接啟動自身的無線充電發(fā)送設(shè)備向遙控小汽車(7)充電。

步驟700，所述處理器(14)根據(jù)接收到的指令，指示自身的壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)向選定的智能被充電設(shè)備(25)充電。

具體的，如果作為管理節(jié)點的父親(8)壓力發(fā)電鞋(4)確定母親(9)的壓力發(fā)電鞋(4)為選中的壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)，那么父親(8)的壓力發(fā)電鞋(4)通過無線通訊裝置(13)向母親(9)的壓力發(fā)電鞋(4)發(fā)送指令，母親(9)的壓力發(fā)電鞋(4)向遙控小汽車(7)進行充電。

步驟800，所述無線充電接收裝置(24)與所述無線充電發(fā)送裝置(16)配合對所述智能被充電設(shè)備(25)充電。

具體的，如圖2所示，父親(8)的壓力發(fā)電鞋(4)的無線充電發(fā)送裝置(16)與遙控小汽車(7)的無線充電接收裝置(24)配合對遙控小汽車(7)進行充電。

步驟900，選定對智能被充電設(shè)備(25)進行充電的壓力發(fā)電子系統(tǒng)(1)離開無線充電范圍或者智能被充電設(shè)備(25)發(fā)出充電已滿的信息，結(jié)束充電。

具體的，如圖2所示，如果父親(8)臨時有事離開住宅(3)，也離開無線充電范圍或者遙控小汽車(7)已經(jīng)發(fā)出充電已滿信息，那么結(jié)束充電。

本發(fā)明能夠利用生活中到處存在的壓力生產(chǎn)電能，然后通過自組網(wǎng)的方式將這些壓力發(fā)電裝置(11)組織起來，自主選擇功能較強的壓力發(fā)電裝置(11)作為管理節(jié)點，收集周圍壓力發(fā)電裝置(11)和需要充電設(shè)備的信息，合理的調(diào)配資源，以無線充電的方式對最需要充電的設(shè)備進行充電，減少了能源消耗，節(jié)省了人們的時間，有利于建設(shè)低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展社會。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以作出適當改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。