基于纳米发电机的驾校用监测装置及系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于纳米发电机的驾校用监测装置及系统，用以解决现有技术中装置灵敏度不高，且设备安装费用及使用成本较高的问题。该监测装置包括：纳米发电机，设置在车辆驾驶座位的座椅和∕或椅背上，当使用者坐在驾驶座位上时，所述纳米发电机产生正向电信号，当使用者离开所述驾驶座位时，所述纳米发电机产生反向电信号；信号处理电路，与所述纳米发电机连接，并根据纳米发电机的正向电信号和反向电信号生成指令信号；信息提示终端，与所述信号处理电路连接，并根据所述信号处理电路产生的指令信号进行信息提示；电源模块。本实用新型提供的监测装置具有节约能源、成本低廉、监测精度高、布置简单、易于安装的优点。
【专利说明】基于纳米发电机的驾校用监测装置及系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于监测设备【技术领域】，特别涉及一种基于纳米发电机的驾校用监测 装置和一种基于纳米发电机的驾校用监测系统。
【背景技术】
[0002] 随着人民生活水平的不断提高，近些年来汽车走进普通家庭的趋势正在快速升 温，学车热在全国范围内大规模兴起，为了保证人们的出行安全，国家交通部门要求对驾校 的资质重点审核，而且必须严格规范学员的训练、考试等行为，严防学员训练偷懒、考试作 弊等状况的发生。目前开发并应用了很多驾校考试、训练自动监测设备，但设备的灵敏度不 高，且设备安装费用及使用成本较高，增加了驾校及学员的经济负担。 实用新型内容
[0003] 本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
[0004] 为此，本实用新型的一个目的在于提出一种监测灵敏度高、易于安装、制作成本低 的基于纳米发电机的驾校用监测装置。
[0005] 本实用新型的另一个目的在于提出一种能够远程后台监测的基于纳米发电机的 驾校用监测系统。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型一个实施例的基于纳米发电机的驾校用监测装置， 包括：
[0007] 纳米发电机，设置在车辆驾驶座位的座椅和/或椅背上，当使用者坐在驾驶座位 上时，所述纳米发电机产生正向电信号，当使用者离开所述驾驶座位时，所述纳米发电机产 生反向电信号；
[0008] 信号处理电路，与所述纳米发电机连接，并根据纳米发电机的正向电信号和反向 电信号生成指令信号；
[0009] 信息提示终端，与所述信号处理电路连接，并根据所述信号处理电路产生的指令 信号进行信息提示；
[0010] 电源模块，分别与所述信号处理电路、信息提示终端相连，用于提供电能。
[0011] 可选的，所述纳米发电机铺设在所述座椅和/或椅背表面上。
[0012] 可选的，所述纳米发电机嵌入所述座椅和/或椅背的弹力缓冲层内。
[0013] 可选的，所述监测装置还包括封装装置，所述封装装置包括层叠设置的第一支撑 层与第二支撑层，所述第一支撑层与所述第二支撑层的边缘通过弹性部件连接，所述纳米 发电机设置在所述第一支撑层与所述第二支撑层之间。
[0014] 可选的，所述纳米发电机为与所述第一支撑层或所述第二支撑层大小相适应的一 个纳米发电机或阵列设置的多个纳米发电机。
[0015] 可选的，所述纳米发电机为摩擦发电机和/或摩擦感应电缆和/或氧化锌纳米发 电机。
[0016] 可选的，所述摩擦发电机或所述摩擦感应电缆为三层、四层或五层结构，且每一结 构都包括形成摩擦界面的两个表面以及作为信号输出端的两个电极层；
[0017] 所述氧化锌纳米发电机为四层或五层结构，且所述每一结构都包括氧化锌纳米线 阵列、至少一层高分子聚合物绝缘层及作为信号输出端的两个电极层。
[0018] 可选的，所述形成摩擦界面的两个表面中的至少一个表面上设有微纳结构。
[0019] 可选的，所述信号处理电路具体包括：
[0020] 信号采集电路，与所述纳米发电机相连，采集所述纳米发电机产生的正向电信号 和反向电信号；
[0021] 信号分析电路，与所述信号采集电路相连，计算、分析所述信号采集电路输出的电 信号并生成指令信号；
[0022] 数据读写电路，与所述信号分析电路连接，存储预定数据及所述信号分析电路输 出的指令信号，并供所述信号分析电路进行数据读取；
[0023] 无线收发电路，与所述信号分析电路相连，用于将所述信号分析电路输出的指令 信号进行无线发射并接受外部控制信号。
[0024] 可选的，所述信息提示终端具体包括：
[0025] 语音提示器，接收所述信号分析电路输出的指令信号并发出相应的语音提示；
[0026] 图像显示器，接收所述信号分析电路输出的指令信号并显示相应的影像提示。
[0027] 上述实施例的基于纳米发电机的驾校用监测装置，至少具有如下优点：
[0028] (1)使用自发电且可以产生正向电信号和反向电信号的纳米发电机感测使用者的 状态，具有节约能源、成本低廉、监测精度高的优点。
[0029] (2)将纳米发电机布置在车辆座椅上，具有布置简单、易于安装的优点。
[0030] 为实现上述目的，本实用新型一个实施例的基于纳米发电机的驾校用监测系统， 包括：基于纳米发电机的驾校用监测装置，以及后台监控装置，所述后台监控装置与所述基 于纳米发电机的驾校用监测装置通过无线通信的方式连接，接收所述基于纳米发电机的驾 校监测装置输出的指令信号并发送控制信号。
[0031] 上述实施例的基于纳米发电机的驾校用监测系统，基于纳米发电机的驾校用监测 装置通过无线发射电路将使用者的实时信息发送给后台监控装置，后台监控人员可以通过 后台监控装置实时监测使用者并发送相关指示。
[0032] 上述实施例基于纳米发电机的驾校用监测系统能够有效的实现远程监控使用者 状态，指导其训练或考试，节省了人力资源并减小了作弊的可能性
[0033] 本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述 中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0034] 本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中 将变得明显和容易理解，其中：
[0035] 图1是本实用新型一个实施例的基于纳米发电机的驾校培训、考试监测装置中电 路结构框图；
[0036] 图2是本实用新型一个实施例的纳米发电机在驾驶座位上的一种设置形式；
[0037] 图3是本实用新型一个实施例的纳米发电机在驾驶座位上的另一种设置形式；
[0038] 图4是本实用新型一个实施例的封装纳米发电机的封装结构的截面示意图；
[0039] 图5是本实用新型一个实施例的纳米发电机在封装结构内的平面示意图；
[0040] 图6是本实用新型一个实施例的信号处理电路的电路结构框图；
[0041] 图7是本实用新型一个实施例的信号采集电路的电路结构框图；
[0042] 图8是本实用新型一个实施例的信息提示终端的结构框图；
[0043] 图9是本实用新型一个实施例的基于纳米发电机的驾校用监测系统的结构框图；
[0044] 图10是本实用新型一个实施例的第一类摩擦发电机的结构示意图；
[0045] 图11a和图lib分别是本实用新型一个实施例的第一类氧化锌纳米发电机的立体 结构示意图和剖面示意图；
[0046] 图12a和图12b分别是本实用新型一个实施例的第二类氧化锌纳米发电机的立体 结构示意图和剖面示意图
【具体实施方式】
[0047] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型 的限制。
[0048] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽 度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底""内"、"外"、 "顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为 了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的 方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0049] 此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两 个以上，除非另有明确具体的限定。
[0050] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"、"固 定"等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可 以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语 在本实用新型中的具体含义。
[0051] 本实用新型第一方面旨在提出一种基于纳米发电机的驾校培训、考试监测装置。
[0052] 如图1所示，根据本实用新型一个实施例的基于纳米发电机的驾校用监测装置， 可以包括纳米发电机1、信号处理电路2、信息提示终端3以及电源模块4。具体的：
[0053] -并参阅图2和图3,纳米发电机1通常设置在驾校考试、培训车辆驾驶座位上，可 以在驾驶座位的座椅6和椅背5上同时设置，也可以单独设置在座椅6或椅背5上，但本方 案不仅局限于此，只需保证使用者坐在驾驶座位上能够施加压力在纳米发电机1上即可。 本实用新型中的纳米发电机1具有如下特征：当使用者坐在驾驶座位上时，纳米发电机1可 以发出正向电信号，当所述使用者离开驾驶座位时，纳米发电机1可以发出反向电信号，此 动作是在不用外接电源的情况下完成的，也就是说纳米发电机1为一个无源的压力信号传 感器。
[0054] 其中，如图2所示，纳米发电机1直接铺设并固定在座椅6和/或椅背5 (图中仅 示出了同时铺设在座椅6和椅背5的情况）的表面上，使用者坐在驾驶座位时直接接触纳 米发电机1，使其产生电信号，这种设置形式比较灵活，当不需要设置此纳米发电机时可以 直接取走，当纳米发电机1出现故障时可以直接检修或更换。
[0055] 其中，如图3所示，纳米发电机1嵌入座椅6和/或椅背5 (图中仅示出了同时铺 设在座椅6和椅背5的情况）的弹力缓冲层内，使用者坐在驾驶座位时通过座椅6和/或 椅背5挤压纳米发电机1，使其产生电信号，这种设置形式美观，不影响驾驶座位的外观，可 以有效保护纳米发电机1被外力破坏，增加其使用寿命。其中，纳米发电机1可以经过封装 结构7封装后设置在车辆驾驶座位上，如图4所示，封装结构7为弹性支撑结构，具体可以 包括层叠设置的第一支撑层71与第二支撑层72,第一支撑层71与第二支撑层72的边缘通 过弹性部件73连接，纳米发电机11设置在第一支撑层与71第二支撑层72之间。弹性部 件73、第一支撑层71、第二支撑层72的材料可以相同也可以不同，它们均采用具有一定弹 性并具有一定力学支撑性能的绝缘材料制成，如某种海绵、橡胶等。弹性部件73可以沿第 一支撑层71与第二支撑层72的边缘连续设置，在第一支撑层71与第二支撑层72之间形 成一个密闭的空间，也可以间断设置或设置几个连接点，设置封装结构7可以起到保护纳 米发电机的作用，增加其使用寿命。如图5所示，纳米发电机1可以按照封装结构7的面积 设置一个，也可以阵列设置多个；纳米发电机1可以固定在封装结构7的第一支撑层71或 第二支撑层72的一侧表面上，也可以同时固定在一支撑层71和第二支撑层72相对的表面 上，此处根据选择设置。其中纳米发电机1可以为摩擦发电机、摩擦感应电缆或氧化锌纳米 发电机（图中所示结构为摩擦发电机），它们的具体结构及原理将在后面进行详细介绍。
[0056] 信号处理电路2为一个功能集成电路，其输入端与纳米发电机1的输出端通过有 线或无线的方式连接，此处不做限定，用于接收纳米发电机1发出的正向电信号和反向电 信号，并处理后生成指令信号传递给其他功能模块；信号处理电路2可经过壳体包装后固 定设置在车辆的中控台内或是通过可拆卸的方式设置在车辆中控台或其他位置，但不限于 此，其具体类型可以根据本领域技术人员的设计需要进行选择。
[0057] 其中，如图6所示，信号处理电路2具体可以包括：信号采集电路21、信号分析电 路22、数据读写电路23、无线收发电路24。信号采集电路21的输入端与纳米发电机1的输 出端连接，用于接收并处理纳米发电机1产生的电信号。信号分析电路22的输入端与信号 采集电路21的输出端相连，用于将信号采集电路21输出的电信号进行计算、处理和分析并 生成指令信号，该指令信号包括数据信号、控制信号和通信信号。例如，信号分析电路22可 以通过判断信号采集电路21输出的电信号的方向来判断使用者坐在或离开驾驶座位进而 判断训练或考试的开始与结束；同时信号分析模块22还可以通过计算接收到的电信号的 强度、方向切换频率、方向切换次数等判断考生是否中途下车、是否换人等，如判定考生中 途换人则会判定考生作弊并终止训练或考试等。信号分析电路22可以通过本领域技术人 员熟知的各种硬件芯片、单片机或电路实现。数据读写电路23与信号分析电路22连接，信 号分析电路22可以将生成的指令信号中的数据信号写入数据读写电路23进行存储，也可 以从数据读写电路23中读取数据进行使用。例如，信号分析电路22将针对同一训练或考 试人员一次训练或考试中接收到的电信号的强度、方向切换频率、方向切换次数等生成的 数据信号写入数据读写电路23中，当需要调取此人的训练或考试记录时又可以从数据读 写电路23中进行读取。数据读写电路22可以通过本领域技术人员熟知的各种U盘、内存 卡等实现。无线收发电路24与信号分析电路22相连，用于将信号分析电路22输出的指令 信号中的通信信号进行无线发射或收取外部控制信号。
[0058] 可选地，如图7所示，信号采集电路21具体可以包括：滤波电路211、放大电路212 和模数转换电路213。其中，滤波电路211的输入端与纳米发电机1的输出端相连，用于将 纳米发电机1产生的电信号中的干扰信号滤除。放大电路212的输入端与滤波电路211的 输出端相连，用于将滤波电路211输出的电信号进行放大处理；模数转换电路213的输入 端与放大电路212的输出端相连，用于将放大电路212输出的模拟电信号转换成适合信号 分析电路处理的数字电信号。上述电路可以根据本领域技术人员的设计需要进行选择，并 不限于此。信息提示终端3的输入端与信号处理电路2的输出端连接，接收信号处理电路2 输出的指令信号，并作出相应的指示，以提醒学员或考生作出相应的动作等，信号处理电路 2输出的指令信号可以根据本领域技术人员的设计需要进行选择，此处不做限定。
[0059] 信息提示终端3的输入端与信号分析电路22的信号输出端相连，接收其发出的指 令信号中的控制信号，提示使用者相关的训练、考试信息并作出相关指示等。
[0060] 可选的，如图8所示，信息提示终端3具体可以包括：语音提示器31和图像显示 器32。语音提示器31与图像显示器32的输入端分别与信号分析电路22的输出端相连，接 收其输出的指令信号中的控制信号（语音信号和图像信号）。例如，语音提示器31可根据 接收到的语音信号发出"考试或练习计时开始"、"考试结束"、"考生结束前请勿离开驾驶座 位"等语音；图像显示器32可根据接收到的图像信号显示考试开始时间、接收时间、考生离 座次数等。上述语音提示器和图像显示器可以根据本领域技术人员熟知的扬声器、LCD显 示屏等，但本方案并不限于此。
[0061] 电源模块4为信号处理电路2及信息提示终端3供电，以支撑其完成工作。电源 模块4可以是外加的电池等供电电路，也可以直接在车辆上取电，此处不做限定，本领域技 术人员可以根据需要进行选择。
[0062] 本实用新型的基于纳米发电机的驾校用监测装置可以为驾校提供一种简单有效 的监测方式，保证训练或考试的公平、公正。
[0063] 本实用新型实施例的基于纳米发电机的驾校用监测装置，至少具有如下优点：
[0064] (1)使用自发电且可以产生正向电信号和反向电信号的纳米发电机，具有节约能 源、成本低廉、能够准确监测培训或考试人进出车辆状态的优点。
[0065] (2)将纳米发电机布置在培训或考试车辆座椅上，具有布置简单、易于安装的优 点。
[0066] 本实用新型第二方面旨在提出一种基于纳米发电机的驾校用监测系统。
[0067] 如图9所示，根据本实用新型一个实施例的基于纳米发电机的驾校用监测系统， 可以包括基于纳米发电机的驾校用监测装置100、后台监控装置200,两者通过无线通信的 方式连接，后台监控装置200接收基于纳米发电机的驾校用监测装置100发送的指令信号， 同时可以发送控制信号给基于纳米发电机的驾校用监测装置100。
[0068] 该基于纳米发电机的驾校用监测系统的具体工作过程如下：使用者驾驶安装有该 基于纳米发电机的驾校用监测装置100的车辆，通过纳米发电机1感知使用者坐下或离开， 直接将使用者身体的压力转换成电信号，并通过信号采集电路21对该电信号进行滤波、放 大和模数转换等处理，得到最终的数字信号，然后通过信号分析电路22对其进行计算、处 理和分析，得到分析结果并产生指令信号，最终将该指令信号中的通信信号通过无线收发 电路24发送给后台监控装置200。后台监控装置200根据收到的指令信号得知训练或考试 人员的状态，根据预定程序发送控制信号给基于纳米发电机的驾校用监测装置100,该控制 信号可以是时间提醒、操作失误警告、确认考生信息等。
[0069] 本实用新型提供的一种基于纳米发电机的驾校用监测系统，能够有效的实现远程 监控使用者状态，指导其训练或考试，节省了人力资源并减小了作弊的可能性。
[0070] 为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面结合图10至图12b具体介绍本 实用新型实施例中的多种结构的摩擦发电机。
[0071] 在本实用新型的一个实施例中，可采用如图10所示的具有三层结构的摩擦发电 机。如图10所示，摩擦发电机包括：依次层叠的第一电极层1001，第一高分子聚合物绝缘 层1002和第二电极层1003。其中，第二电极层1003与第一电极层1001构成摩擦发电机的 两个输出电极。优选地，为了进一步提高摩擦发电机的发电效率，第一高分子聚合物绝缘层 1002和第二电极层1003相对设置的两面中的至少一个面上设置有微纳结构1000。
[0072] 根据本实用新型的一个实施例，第一高分子聚合物绝缘层1002为选自聚酰亚胺 薄膜、苯胺甲醛树脂薄膜、聚甲醛薄膜、乙基纤维素薄膜、聚酰胺薄膜、三聚氰胺甲醛薄膜、 聚乙二醇丁二酸酯薄膜、纤维素薄膜、纤维素乙酸酯薄膜、聚己二酸乙二醇酯薄膜、聚邻苯 二甲酸二烯丙酯薄膜、再生海绵薄膜、纤维素海绵薄膜、聚氨酯弹性体薄膜、苯乙烯丙烯共 聚物薄膜、苯乙烯丁二烯共聚物薄膜、人造纤维薄膜、聚甲基薄膜，甲基丙烯酸酯薄膜、聚乙 烯醇薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚酯薄膜、聚异丁烯薄膜、聚氨酯柔性海绵薄膜、聚对苯二甲酸乙 二醇酯薄膜、聚乙烯醇缩丁醛薄膜、甲醛苯酚薄膜、氯丁橡胶薄膜、丁二烯丙烯共聚物薄膜、 天然橡胶薄膜、聚丙烯腈薄膜、丙烯腈氯乙烯薄膜和聚乙烯丙二酚碳酸盐薄膜中的任意一 种。
[0073] 根据本实用新型的一个实施例，第一电极层1001所用材料是铟锡氧化物、石墨 烯、银纳米线膜、金属或合金；其中，金属是金、银、钼、钯、铝、镍、铜、钛、铬、锡、铁、锰、钥、钨 或钥;；合金是错合金、钛合金、镁合金、铍合金、铜合金、锌合金、猛合金、镍合金、铅合金、锡 合金、镉合金、秘合金、铟合金、镓合金、鹤合金、钥合金、银合金或钽合金。
[0074] 根据本实用新型的一个实施例，第二电极层1003所用材料与第一电极层1001所 用的金属或合金材料相同。
[0075] 下面具体介绍一下如图10所示的摩擦发电机的工作过程。当该摩擦发电机的各 层受到外力时，摩擦发电机中的第二电极层1003与第一高分子聚合物绝缘层1002表面相 互摩擦产生静电荷，从而导致第一电极层1001和第二电极层1003之间出现电势差。由于 第一电极层1001和第二电极层1003之间电势差的存在，自由电子将通过外电路由电势低 的一侧流向电势高的一侧，从而在外电路中形成电流。当该摩擦发电机的各层恢复到原来 状态时，这时形成在第一电极层1001和第二电极层1003之间的内电势消失，此时已平衡的 第一电极层1001和第二电极层1003之间将再次产生反向的电势差，则自由电子通过外电 路形成反向电流。因此，可以在外电路中形成交流电信号。
[0076] 在本实用新型的一个实施例中，可采用具有四层结构的摩擦发电机，该摩擦发电 机与图10中摩擦发电机的不同之处在于，该摩擦发电机增加了一层高分子聚合物层，并且 是采用高分子聚合物和高分子聚合物进行摩擦，其他可以参考图10所示的三层结构的摩 擦发电机，本领域技术人可以较容易的理解其结构、材料与工作原理，此处不再赘述。
[0077] 在本实用新型的一个实施例中，可采用具有五层结构的摩擦发电机，参考图10所 示的三层结构的摩擦发电机，本领域技术人可以较容易的理解其结构、材料与工作原理，此 处不再赘述。
[0078] 在本实用新型的一个实施例中，可采用具有居间电极结构的摩擦发电机，参考图 10所示的三层结构的摩擦发电机，本领域技术人可以较容易的理解其结构、材料与工作原 理，此处不再赘述。
[0079] 为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面结合上述多种结构摩擦发电机 具体介绍本实用新型实施例中的多种结构的摩擦感应电缆。
[0080] 参考图10所示的具有三层结构的摩擦发电机，摩擦感应电缆与摩擦发电机的结 构相似，同样有三层、四层、五层或具有居间电极结构的摩擦感应电缆，它们结构上的区别 在于：摩擦发电机为层叠设置的平面立体结构，摩擦感应电缆为同轴设置的线状接结构； 两者在发电原理和各层所用材料方面是一致的。
[0081] 为使本领域技术人员更好地理解本实用新型，下面结合图11a至图lib具体介绍 本实用新型实施例中的多种结构的氧化锌纳米发电机。
[0082] 本实用新型的第一种结构的氧化锌纳米发电机如图11a和图lib所示。该氧化锌 纳米发电机包括：依次层叠设置的第一电极层5001，第一高分子聚合物绝缘层5002,氧化 锌纳米阵列5000以及第二电极层5003。其中，第一电极层5001设置在第一高分子聚合物 绝缘层5002的第一侧表面上；其中，氧化锌纳米阵列5000垂直生长在第二电极层5003上 且氧化锌纳米阵列5000的另一端设置有第一高分子聚合物绝缘层5002的第二侧表面（或 氧化锌纳米阵列5000垂直生长在第一高分子聚合物绝缘层5002的第二侧表面上且氧化锌 纳米阵列5000的另一端设置有第二电极层5003);其中，第一电极层5001和第二电极层 5003构成氧化锌纳米发电机的两个输出端。
[0083] 其中，第一高分子聚合物绝缘层5002所用的材料与如图10所示的具有三层结构 的摩擦发电机的第一高分子聚合物绝缘层1002所用的材料相同。
[0084] 其中，第一电极层5001所用材料与如图10所示的具有三层结构的摩擦发电机的 第一电极层1001所用材料相同。其中，第二电极层5003所用材料与如图10所示的具有三 层结构的摩擦发电机的第一电极层1001所用的金属或合金材料相同。下面具体介绍一下 该氧化锌纳米发电机的工作原理。当该氧化锌纳米发电机受到外力（例如撞击）时，氧化锌 纳米线阵列60发生弯曲而处于拉伸状态，由于氧化锌材料压电效应的存在，故将会在氧化 锌纳米线阵列60的顶端产生高的电势，在氧化锌纳米线阵列60的底部产生低的电势。此 时，如果外电路是导通状态，第一电极层5001与第二电极层5003通过外电路连接，那么自 由电子将从电势较低的底部的第二电极层5003流向电势较高的顶部的第一电极层5001， 从而在外电路中形成电流信号。而氧化锌纳米线阵列60 -侧的第一高分子聚合物绝缘层 5002将防止电子在内部中和。当本实用新型的氧化锌纳米发电机各层恢复到原来状态时， 氧化锌纳米发电机中的各层也恢复其原来的平板状态，因氧化锌材料压电效应的存在将会 在氧化锌纳米线阵列的顶端与底端之间再次产生电势差，这时自由电子将从第一电极层 5001经由外电路流回到原来的第二电极层5003上，从而在外电路中形成反向电流。
[0085] 本实用新型的第二种结构的氧化锌纳米发电机如图12a和图12b所示。如图12a、 12b所示的第二种结构的氧化锌纳米发电机，参考图11a和图lib所示的第一种结构的氧化 锌纳米发电机，本领域技术人可以较容易的理解其结构、材料与工作原理，此处不再赘述。
[0086] 在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示例"、"具体示 例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表 述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在 任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0087] 尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是 示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型 的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和 变型。
【权利要求】
1. 一种基于纳米发电机的驾校用监测装置，其特征在于，包括： 纳米发电机，设置在车辆驾驶座位的座椅和/或椅背上，当使用者坐在驾驶座位上时， 所述纳米发电机产生正向电信号，当所述使用者离开所述驾驶座位时，所述纳米发电机产 生反向电信号； 信号处理电路，与所述纳米发电机连接，并根据纳米发电机的正向电信号和反向电信 号生成指令信号； 信息提示终端，与所述信号处理电路连接，并根据所述信号处理电路产生的指令信号 进行?目息提不； 电源模块，分别与所述信号处理电路、信息提示终端相连，用于提供电能。
2. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述纳米发电机铺设在所述座椅和/ 或椅背表面上。
3. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述纳米发电机嵌入所述座椅和/或 椅背的弹力缓冲层内。
4. 根据权利要求2或3任一项所述的监测装置，其特征在于，还包括：封装装置，所述 封装装置包括层叠设置的第一支撑层与第二支撑层，所述第一支撑层与所述第二支撑层的 边缘通过弹性部件连接，所述纳米发电机设置在所述第一支撑层与所述第二支撑层之间。
5. 根据权利要求4所述的监测装置，其特征在于，所述纳米发电机为与所述第一支撑 层或所述第二支撑层大小相适应的一个纳米发电机或阵列设置的多个纳米发电机。
6. 根据权利要求1-3或5任一项所述的监测装置，其特征在于，所述纳米发电机为摩擦 发电机和/或摩擦感应电缆和/或氧化锌纳米发电机。
7. 根据权利要求6所述的监测装置，其特征在于，所述摩擦发电机或所述摩擦感应电 缆为三层、四层或五层结构，且每一结构都包括形成摩擦界面的两个表面以及作为信号输 出端的两个电极层； 所述氧化锌纳米发电机为四层或五层结构，且所述每一结构都包括氧化锌纳米线阵 列、至少一层高分子聚合物绝缘层及作为信号输出端的两个电极层。
8. 如权利要求7所述的监测装置，其特征在于，所述形成摩擦界面的两个表面中的至 少一个表面上设有微纳结构。
9. 根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述信号处理电路具体包括： 信号采集电路，与所述纳米发电机相连，采集所述纳米发电机产生的正向电信号和反 向电信号； 信号分析电路，与所述信号采集电路相连，计算、分析所述信号采集电路输出的电信号 并生成指令信号； 数据读写电路，与所述信号分析电路连接，存储预定数据及所述信号分析电路输出的 指令信号，并供所述信号分析电路进行数据读取； 无线收发电路，与所述信号分析电路相连，用于将所述信号分析电路输出的指令信号 进行无线发射并接收外部控制信号。
10. 如权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述信息提示终端具体包括： 语音提示器，接收所述信号分析电路输出的指令信号并发出相应的语音提示； 图像显示器，接收所述信号分析电路输出的指令信号并显示相应的影像提示。
11. 一种基于纳米发电机的驾校用监测系统，其特征在于，包括： 权利要求1-10任一项所述的基于纳米发电机的驾校用监测装置，以及； 后台监控装置，与所述基于纳米发电机的驾校用监测装置通过无线通信的方式连接， 接收所述基于纳米发电机的驾校监测装置输出的指令信号并发送控制信号。
【文档编号】G01D5/14GK203908565SQ201420051317
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年1月26日 优先权日:2014年1月26日
【发明者】王珊, 冯顺, 刘红阁, 赵颖, 牟立, 赵豪 申请人:纳米新能源（唐山）有限责任公司