科创实践｜海航赛优秀作品：混沌摆式摩擦电磁复合驱动自供能海洋监测浮标

编者按：“筑海之路，育工之将”，为充分展现我院科创实践项目的丰硕成果，提升优秀项目的示范效应，本栏目将持续推送系列项目介绍。我院坚持以学生成长为中心，依托“本-硕-博”贯通的工科特色人才培养体系，构建了“本科生导师制—大学生创新训练—科技竞赛—实习实训”相融合的“一体四位”科研创新训练链条，同时，学院设有中山大学水下机器人研究学社、工程实训中心及学生创新实践作品展示空间，打造具有海工特色的第二课堂活动，系统培养学生的科研创新能力。

本期引语：全国海洋航行器设计与制作大赛是我国船舶与海洋工程领域层次最高的大学生竞赛之一，竞赛发掘船海领域创新人才，服务海洋强国战略。第十四届全国赛共吸引3345支队伍线下参赛，经过激烈角逐，中山大学代表队凭借作品“混沌摆式摩擦电磁复合驱动自供能海洋监测浮标”在A1新概念创意设计组中脱颖而出，荣获全国特等奖。该项目围绕海洋监测浮标的自供能难题，创新性地将混沌摆结构与摩擦纳米发电机、电磁发电机相结合，成功实现宽频波浪能高效采集与转换，具备自供能、长续航、低维护等优势。

项目名称：混沌摆式摩擦电磁复合驱动自供能海洋监测浮标

项目等级：第十四届全国海洋航行器设计与制作大赛 特等奖

项目负责人：王诗庭 海洋工程与技术学院2025级硕士研究生

成员介绍：

李永龙 海洋工程与技术学院2025级博士研究生

李正郁 海洋工程与技术学院2022级博士研究生

刘博赢 海洋工程与技术学院2024级博士研究生

牛博 海洋工程与技术学院2024级博士研究生

指导教师：马勇 教授

一、作品简介

海洋环境监测是海洋科学研究、资源开发与国家安全的重要基础。传统浮标长期依赖电池供电，存在续航受限、维护成本高、能源供应不稳定等问题。海洋中蕴含着丰富的波浪能、潮汐能等可再生资源，如何高效捕获并转化为电能，成为自供能海洋监测设备研究的关键课题。

本项目面向上述痛点，提出了一种新型自供能浮标系统，致力于为海洋监测提供绿色、可持续的能源解决方案。

二、总体设计

本作品创新性地将混沌摆结构与摩擦纳米发电机、电磁发电机相结合，构建“摩擦-电磁”复合能量采集系统，为浮标搭载的水质监测、温盐深传感、数据传输等设备提供稳定电源。

三、创新亮点

1、混沌摆结构：利用非线性动力学特性，在宽频不规则波浪中持续摆动，高效捕获波浪能。

2、复合发电：集成摩擦纳米与电磁双发电机，覆盖不同频率能量输入，提升转换效率。

3、自供能系统：发电模块直接为传感器、定位及数据传输供电，实现长期自主运行。

该浮标具备自供能、长续航、低维护、绿色环保等优势，可广泛应用于海洋环境监测、水质预警与海洋科学研究。

四、主要功能

该作品可应用于海洋环境监测、水质预警等多个场景，主要功能包括：

1、波浪能高效捕获与电能转换

2、多参数水质监测（温度、盐度、深度等）

3、数据实时采集与北斗/卫星传输

4、自供能长期自主运行

5、无需更换电池，绿色环保

五、应用前景

海洋环境监测：长期、连续采集海洋水质、温盐深等数据

生态预警：监测赤潮、污染扩散等海洋环境风险

海洋科学研究：为海洋动力学、生态学等研究提供长期数据支持

离岸设施监测：为海上风电场、养殖平台等提供周边环境监测服务

六、参赛感想

通过本次项目训练，团队成员在非线性动力学、纳米发电、能源自供给系统等前沿方向上得到了系统锻炼。从最初在纸上画出的混沌摆草图，到最终在测试水池中看到浮标稳定发电、数据成功回传，团队经历了反复拆装、调试与优化，深刻体会到科研探索中的坚持与协作的重要性。

团队成员感谢马勇老师、赵天聪老师的耐心指导，也珍惜队友之间的信任与包容。未来，团队希望将该系统真正应用于实际海洋环境，为绿色海洋监测贡献青年力量。