CN105508969A - 大功率led投光灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大功率LED投光灯，在机场跑道附近每隔固定距离设置一个，所述LED装置包括噪音式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为噪音式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。通过本发明，能够在对机场跑道进行高效照明的同时，提高驱鸟的自动化水平，保证机场飞机起降的安全。

Description

大功率LED投光灯

本发明是申请号为2015106380598、申请日为2015年9月30日、发明名称为“大功率LED投光灯”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种大功率LED投光灯。

背景技术

现有技术中，对于机场跑道的驱鸟工作一般安排人工来进行，巡逻人员在发现飞鸟逗留时，通过定向发射噪声迫使其离开，然而，由于跑道范围过大，飞鸟飞动灵活，人工巡逻驱鸟的方式效率低下。

LED路灯具有分布广泛且分布均匀的特点，如果能够利用LED路灯进行驱鸟，必将事半功倍，但采用LED路灯作为驱鸟平台不可避免地带来巨大电力需求难以满足的技术问题。

为此，本发明提供了一种大功率LED投光灯，将噪声驱鸟机构安置在每一个LED路灯上，同时设计能够同时采用风能和太阳能的具体供电电路，以满足LED灯管和实时驱鸟设备的电力需求。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种大功率LED投光灯，利用各种高效的图像处理设备和超声波收发设备进行LED路段附近鸟类的识别和定位，利用噪声发射设备、旋转机构和旋转驱动机构实现对鸟类的驱逐，同时，改造LED路灯的具体供电结构，采用了一种能够借助太阳能和风能的具体供电电路以满足LED路灯照明和驱鸟的供电需求，实现对本发明LED装置的可靠性和稳定性供电。

根据本发明的一方面，提供了一种大功率LED投光灯，在机场跑道附近每隔固定距离设置一个，所述LED装置包括噪音式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为噪音式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。

更具体地，在所述大功率LED投光灯中，还包括：噪声发射设备，设置在旋转机构上，与数字信号处理器连接，用于在数字信号处理器的控制下确定自己发射噪声的噪声类型和噪声发射方向；旋转机构，设置在灯架顶部；旋转驱动机构，包括旋转电机和电子驱动器，电子驱动器与旋转机构和旋转电机分别连接，用于控制旋转机构的旋转，具体旋转方式为每十分钟一圈，每圈内每隔30度停顿半分钟，在接收在发现鸟类信号时，控制旋转机构停止，在接收到无鸟类信号时，控制旋转机构继续旋转；超声波收发设备，设置在旋转机构上，与旋转驱动机构连接，包括超声波发射器、超声波接收器和单片机，在旋转机构停顿时，超声波发射器向正前方发射超声波，超声波接收器用于接收前方目标反射的、具有鸟类目标反射特性的超声波，单片机与超声波发射器和超声波接收器分别连接，基于超声波发射时间、反射超声波接收时间和超声波传播速度计算前方鸟类垂直距离；数据采集设备，设置在旋转机构上，与旋转驱动机构连接，在旋转机构停顿时，对正前方图像进行数据采集，以获得前方图像；模板存储设备，用于预先存储各个种类基准鸟型图案，每一个种类基准鸟型图案为预先对基准鸟型进行拍摄所获得的图像；图像预处理设备，与数据采集设备连接，包括Marr小波滤波子设备、中值滤波子设备和尺度变换增强子设备，Marr小波滤波子设备与数据采集设备连接，用于对前方图像采用基于2阶Marr小波基的小波滤波处理，以滤除前方图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；中值滤波子设备与Marr小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所述小波滤波图像中的散射成分，获得中值滤波图像；尺度变换增强子设备与中值滤波子设备连接，用于对中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像；目标识别设备，与电子驱动器、图像预处理设备和模板存储设备分别连接，将增强图像中像素值在鸟类像素值范围内的所有像素组成鸟类子图像，将鸟类子图像与各个种类基准鸟型图案逐一匹配，匹配成功则输出匹配的基准鸟型图案对应的种类作为目标鸟类类型并输出发现鸟类信号，匹配失败或不存在鸟类子图像则输出无鸟类信号；目标定位设备，与目标识别设备和超声波收发设备分别连接，基于匹配成功的鸟类子图像在增强图像的相对位置确定前方鸟类水平距离，并接收超声波收发设备发出的前方鸟类垂直距离；升力风机主结构，设置在灯架上，包括三个叶片、偏航设备、轮毂和传动设备；三个叶片在风通过时，由于每一个叶片的正反面的压力不等而产生升力，所述升力带动对应叶片旋转；偏航设备与三个叶片连接，用于提供三个叶片旋转的可靠性并解缆；轮毂与三个叶片连接，用于固定三个叶片，以在叶片受力后被带动进行顺时针旋转，将风能转化为低转速的动能；传动设备包括低速轴、齿轮箱、高速轴、支撑轴承、联轴器和盘式制动器，齿轮箱通过低速轴与轮毂连接，通过高速轴与风力发电机连接，用于将轮毂的低转速的动能转化为风力发电机所需要的高转速的动能，联轴器为一柔性轴，用于补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差，盘式制动器，为一液压动作的盘式制动器，用于机械刹车制动；风力发电机，设置在灯架上，与升力风机主结构的齿轮箱连接，为一双馈异步发电机，用于将接收到的高转速的动能转化为风力电能，风力发电机包括定子绕组、转子绕组、双向背靠背IGBT电压源变流器和风力发电机输出接口，定子绕组直连风力发电机输出接口，转子绕组通过双向背靠背IGBT电压源变流器与风力发电机输出接口连接，风力发电机输出接口为三相交流输出接口，用于输出风力电能；太阳能电池，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和太阳能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，太阳能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能；第一防反二极管，并联在太阳能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部电极连接；第一开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与太阳能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连；第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接；第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间；第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接；第二开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第二防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；第四防反二极管，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接；第一电感，其一端与第二开关管的源极连接；第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间；第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接；整流电路，与风力发电机输出接口连接，对风力发电机输出接口输出的三相交流电压进行整流以获得风力直流电压；滤波稳压电路，与整流电路连接以对风力直流电压进行滤波稳压，以输出稳压直流电压；第一电阻和第二电阻，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第一电阻的一端连接滤波稳压电路的正端，第二电阻的一端连接滤波稳压电路的负端；第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端；第七电容，并联在滤波稳压电路的正负二端；第三电阻，其一端连接滤波稳压电路的正端；第五开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第三电阻的另一端连接，其衬底与源极相连，其源极与滤波稳压电路的负端连接；手动卸荷电路，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接；第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接；第三开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与滤波稳压电路的正端连接，其衬底与源极相连；第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接；第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第四开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第二电感，其一端与第四开关管的源极连接；第十电容和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；所述铅酸蓄电池，设置在灯架上，其正极与第五防反二极管的负极连接，其负极与第五防反二极管的正极连接，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十防反二极管的正极连接；继电器，位于LED灯管和铅酸蓄电池之间，通过是否切断LED灯管和铅酸蓄电池之间的连接来控制LED灯管的打开和关闭；光耦，位于继电器和数字信号处理器之间，用于在数字信号处理器的控制下，决定继电器的切断操作；数字信号处理器，与目标识别设备、目标定位设备和噪声发射设备连接，基于目标鸟类类型确定该目标鸟类类型中鸟类厌恶的噪声类型，并基于前方鸟类水平距离和前方鸟类垂直距离控制噪声发射设备的噪声发射方向；其中，所述数字信号处理器还与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电的通断，还通过在第二开关管的栅极和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的PWM控制信号，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压。

更具体地，在所述大功率LED投光灯中：数字信号处理器为TI公司的DSP芯片。

更具体地，在所述大功率LED投光灯中：Marr小波滤波子设备、中值滤波子设备和尺度变换增强子设备分别采用不同的CPLD芯片来实现。

更具体地，在所述大功率LED投光灯中：Marr小波滤波子设备、中值滤波子设备和尺度变换增强子设备被集成在同一块CPLD芯片中。

更具体地，在所述大功率LED投光灯中：模板存储设备为静态存储器。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的大功率LED投光灯的结构方框图。

附图标记：1铅酸蓄电池；2噪音式驱鸟子系统；3充电子系统

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的大功率LED投光灯的实施方案进行详细说明。

当前，由于飞机场一般建设在空旷之处，其附近的草坪和树木经常会吸引大量不同种类的飞鸟前来觅食、停留和安巢，甚至飞到飞机场跑道上。然而，在飞机起飞时，如果和飞鸟相撞，由于撞击速度等于飞机速度加上飞鸟速度，此时小鸟对于飞机来说相对于一枚重型炸弹，对应飞机的损伤和安全性能造成重大影响，后果不堪设想。

因此，飞机场对于驱鸟工作一向非常看重，为了做好这项工作，一般会安排专业的驱鸟队不间断在跑道附近巡逻，一旦发现有飞鸟逗留，立即采用必要的措施，例如，采用噪声定向攻击飞鸟，迫使其离开。但是，由于机场跑道面积较大，这种方式非常耗费人力物力，而且驱鸟效果不佳。

为了克服上述技术问题，可以利用飞机场跑道附近的LED装置进行驱鸟，由于LED装置具有分布范围广而且均匀分布的特点，如果在每一个LED装置上增加驱鸟的相应机构，势必增加驱鸟的效率和速度，从而节约人力成本，一劳永逸。

如果在利用飞机场跑道附近的LED装置进行驱鸟，也会带来一个问题，即如何在满足常规LED灯管电力供应的同时，不间断地为驱鸟的相应机构提高可靠的电力供应，因此，需要改造现有的LED装置结构，提高LED装置结构供电的可靠性和稳定性。

为此，本发明提出了一种大功率LED投光灯，能够在利用飞机场跑道附近的LED装置进行驱鸟的同时，有效解决LED装置的长久性和可靠性供电问题，为LED装置的照明和驱鸟提供电力保障。

图1为根据本发明实施方案示出的大功率LED投光灯的结构方框图，所述LED装置在机场跑道附近每隔固定距离设置一个，所述LED装置包括噪音式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为噪音式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。

接着，继续对本发明的大功率LED投光灯的具体结构进行进一步的说明。

所述LED装置还包括：噪声发射设备，设置在旋转机构上，与数字信号处理器连接，用于在数字信号处理器的控制下确定自己发射噪声的噪声类型和噪声发射方向；旋转机构，设置在灯架顶部；旋转驱动机构，包括旋转电机和电子驱动器，电子驱动器与旋转机构和旋转电机分别连接，用于控制旋转机构的旋转，具体旋转方式为每十分钟一圈，每圈内每隔30度停顿半分钟，在接收在发现鸟类信号时，控制旋转机构停止，在接收到无鸟类信号时，控制旋转机构继续旋转。

所述LED装置还包括：超声波收发设备，设置在旋转机构上，与旋转驱动机构连接，包括超声波发射器、超声波接收器和单片机，在旋转机构停顿时，超声波发射器向正前方发射超声波，超声波接收器用于接收前方目标反射的、具有鸟类目标反射特性的超声波，单片机与超声波发射器和超声波接收器分别连接，基于超声波发射时间、反射超声波接收时间和超声波传播速度计算前方鸟类垂直距离。

所述LED装置还包括：数据采集设备，设置在旋转机构上，与旋转驱动机构连接，在旋转机构停顿时，对正前方图像进行数据采集，以获得前方图像；模板存储设备，用于预先存储各个种类基准鸟型图案，每一个种类基准鸟型图案为预先对基准鸟型进行拍摄所获得的图像；图像预处理设备，与数据采集设备连接，包括Marr小波滤波子设备、中值滤波子设备和尺度变换增强子设备，Marr小波滤波子设备与数据采集设备连接，用于对前方图像采用基于2阶Marr小波基的小波滤波处理，以滤除前方图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；中值滤波子设备与Marr小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所述小波滤波图像中的散射成分，获得中值滤波图像；尺度变换增强子设备与中值滤波子设备连接，用于对中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像。

所述LED装置还包括：目标识别设备，与电子驱动器、图像预处理设备和模板存储设备分别连接，将增强图像中像素值在鸟类像素值范围内的所有像素组成鸟类子图像，将鸟类子图像与各个种类基准鸟型图案逐一匹配，匹配成功则输出匹配的基准鸟型图案对应的种类作为目标鸟类类型并输出发现鸟类信号，匹配失败或不存在鸟类子图像则输出无鸟类信号；目标定位设备，与目标识别设备和超声波收发设备分别连接，基于匹配成功的鸟类子图像在增强图像的相对位置确定前方鸟类水平距离，并接收超声波收发设备发出的前方鸟类垂直距离。

所述LED装置还包括：升力风机主结构，设置在灯架上，包括三个叶片、偏航设备、轮毂和传动设备；三个叶片在风通过时，由于每一个叶片的正反面的压力不等而产生升力，所述升力带动对应叶片旋转；偏航设备与三个叶片连接，用于提供三个叶片旋转的可靠性并解缆；轮毂与三个叶片连接，用于固定三个叶片，以在叶片受力后被带动进行顺时针旋转，将风能转化为低转速的动能；传动设备包括低速轴、齿轮箱、高速轴、支撑轴承、联轴器和盘式制动器，齿轮箱通过低速轴与轮毂连接，通过高速轴与风力发电机连接，用于将轮毂的低转速的动能转化为风力发电机所需要的高转速的动能，联轴器为一柔性轴，用于补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差，盘式制动器，为一液压动作的盘式制动器，用于机械刹车制动。

所述LED装置还包括：风力发电机，设置在灯架上，与升力风机主结构的齿轮箱连接，为一双馈异步发电机，用于将接收到的高转速的动能转化为风力电能，风力发电机包括定子绕组、转子绕组、双向背靠背IGBT电压源变流器和风力发电机输出接口，定子绕组直连风力发电机输出接口，转子绕组通过双向背靠背IGBT电压源变流器与风力发电机输出接口连接，风力发电机输出接口为三相交流输出接口，用于输出风力电能。

所述LED装置还包括：太阳能电池，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和太阳能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，太阳能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能。

所述LED装置还包括：第一防反二极管，并联在太阳能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部电极连接；第一开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与太阳能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连；第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接；第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间；第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接；第二开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第二防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；第四防反二极管，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接；第一电感，其一端与第二开关管的源极连接；第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间；第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接。

所述LED装置还包括：整流电路，与风力发电机输出接口连接，对风力发电机输出接口输出的三相交流电压进行整流以获得风力直流电压；滤波稳压电路，与整流电路连接以对风力直流电压进行滤波稳压，以输出稳压直流电压；第一电阻和第二电阻，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第一电阻的一端连接滤波稳压电路的正端，第二电阻的一端连接滤波稳压电路的负端；第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端；第七电容，并联在滤波稳压电路的正负二端；第三电阻，其一端连接滤波稳压电路的正端；第五开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第三电阻的另一端连接，其衬底与源极相连，其源极与滤波稳压电路的负端连接。

所述LED装置还包括：手动卸荷电路，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接；第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接；第三开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与滤波稳压电路的正端连接，其衬底与源极相连；第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接；第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第四开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第二电感，其一端与第四开关管的源极连接；第十电容和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间。

所述LED装置还包括：铅酸蓄电池，设置在灯架上，其正极与第五防反二极管的负极连接，其负极与第五防反二极管的正极连接，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十防反二极管的正极连接；继电器，位于LED灯管和铅酸蓄电池之间，通过是否切断LED灯管和铅酸蓄电池之间的连接来控制LED灯管的打开和关闭；光耦，位于继电器和数字信号处理器之间，用于在数字信号处理器的控制下，决定继电器的切断操作。

所述LED装置还包括：数字信号处理器，与目标识别设备、目标定位设备和噪声发射设备连接，基于目标鸟类类型确定该目标鸟类类型中鸟类厌恶的噪声类型，并基于前方鸟类水平距离和前方鸟类垂直距离控制噪声发射设备的噪声发射方向。

其中，所述数字信号处理器还与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电的通断，还通过在第二开关管的栅极和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的PWM控制信号，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压。

可选地，在所述大功率LED投光灯中：数字信号处理器为TI公司的DSP芯片；Marr小波滤波子设备、中值滤波子设备和尺度变换增强子设备分别采用不同的CPLD芯片来实现；Marr小波滤波子设备、中值滤波子设备和尺度变换增强子设备被集成在同一块CPLD芯片中；模板存储设备为静态存储器。

LED路灯具有环保无污染、耗电少、光效高、寿命长等特点，因此，LED路灯将成为节能改造的最佳选择。LED路灯与常规路灯不同的是，LED光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色合成的高效白光，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用于道路。外罩可用制作，耐高温达135度，耐低温达-45度。大功率LED光源已可以满足一般路灯所需的。一般的高压钠灯的光效是100LM/W，常用的大功率LED是50-60LM/W，用国外最好的LED芯片可以达到80LM/W，发光效率越高，意味着节能效果越好，这也是选择LED路灯最重要的指标之一。

在实际的道路照明灯具的设计中，可采用在基本设定每一个LED设射方向的前提下，把每一个LED用球形万向节固定在灯具上，当灯具使用于不同的高度和照射宽度时，可通过调整球形万向节使每一个LED的照射方向都达到满意的结果。在确定每一个LED的功率、光束输出角度时，可根据E(lx)＝I(cd)/D(m)²(光强和照度距离平方反比定律)，分别计算出各LED在基本选定光束输出角度时应该具备的功率，并且可以通过调整各LED的功率以及LED驱动电路输出给每一个LED不同的功率来使每一个LED的光输出都达到预计值。这些调整手段都是采用LED光源的道路灯具所特有的，充分利用这些特点就能实现在满足道路路面的照度和照度均匀度的前提下降低照明功率密度，达到节能的目的。

采用本发明的大功率LED投光灯，针对现有技术中飞机场跑道驱鸟困难以及LED装置供电效率和可靠性不高的技术问题，采用LED装置作为噪声驱鸟平台以利用其分布广泛且分布均匀的特点，提高噪声驱鸟效率，同时，设计一套专门的充电电路为噪声驱鸟和LED照明提供各种天气下的可靠和稳定的电力供应。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种大功率LED投光灯，在机场跑道附近每隔固定距离设置一个，所述LED装置包括噪音式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为噪音式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。

2.如权利要求1所述的大功率LED投光灯，其特征在于，所述LED装置还包括：

噪声发射设备，设置在旋转机构上，与数字信号处理器连接，用于在数字信号处理器的控制下确定自己发射噪声的噪声类型和噪声发射方向；

旋转机构，设置在灯架顶部；

旋转驱动机构，包括旋转电机和电子驱动器，电子驱动器与旋转机构和旋转电机分别连接，用于控制旋转机构的旋转，具体旋转方式为每十分钟一圈，每圈内每隔30度停顿半分钟，在接收在发现鸟类信号时，控制旋转机构停止，在接收到无鸟类信号时，控制旋转机构继续旋转；

超声波收发设备，设置在旋转机构上，与旋转驱动机构连接，包括超声波发射器、超声波接收器和单片机，在旋转机构停顿时，超声波发射器向正前方发射超声波，超声波接收器用于接收前方目标反射的、具有鸟类目标反射特性的超声波，单片机与超声波发射器和超声波接收器分别连接，基于超声波发射时间、反射超声波接收时间和超声波传播速度计算前方鸟类垂直距离；

数据采集设备，设置在旋转机构上，与旋转驱动机构连接，在旋转机构停顿时，对正前方图像进行数据采集，以获得前方图像；

模板存储设备，用于预先存储各个种类基准鸟型图案，每一个种类基准鸟型图案为预先对基准鸟型进行拍摄所获得的图像；

图像预处理设备，与数据采集设备连接，包括Marr小波滤波子设备、中值滤波子设备和尺度变换增强子设备，Marr小波滤波子设备与数据采集设备连接，用于对前方图像采用基于2阶Marr小波基的小波滤波处理，以滤除前方图像中的高斯噪声，获得小波滤波图像；中值滤波子设备与Marr小波滤波子设备连接，用于对所述小波滤波图像执行中值滤波处理，以滤除所述小波滤波图像中的散射成分，获得中值滤波图像；尺度变换增强子设备与中值滤波子设备连接，用于对中值滤波图像执行尺度变换增强处理，以增强图像中目标与背景的对比度，获得增强图像；

目标识别设备，与电子驱动器、图像预处理设备和模板存储设备分别连接，将增强图像中像素值在鸟类像素值范围内的所有像素组成鸟类子图像，将鸟类子图像与各个种类基准鸟型图案逐一匹配，匹配成功则输出匹配的基准鸟型图案对应的种类作为目标鸟类类型并输出发现鸟类信号，匹配失败或不存在鸟类子图像则输出无鸟类信号；

目标定位设备，与目标识别设备和超声波收发设备分别连接，基于匹配成功的鸟类子图像在增强图像的相对位置确定前方鸟类水平距离，并接收超声波收发设备发出的前方鸟类垂直距离；

升力风机主结构，设置在灯架上，包括三个叶片、偏航设备、轮毂和传动设备；三个叶片在风通过时，由于每一个叶片的正反面的压力不等而产生升力，所述升力带动对应叶片旋转；偏航设备与三个叶片连接，用于提供三个叶片旋转的可靠性并解缆；轮毂与三个叶片连接，用于固定三个叶片，以在叶片受力后被带动进行顺时针旋转，将风能转化为低转速的动能；传动设备包括低速轴、齿轮箱、高速轴、支撑轴承、联轴器和盘式制动器，齿轮箱通过低速轴与轮毂连接，通过高速轴与风力发电机连接，用于将轮毂的低转速的动能转化为风力发电机所需要的高转速的动能，联轴器为一柔性轴，用于补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差，盘式制动器，为一液压动作的盘式制动器，用于机械刹车制动；

风力发电机，设置在灯架上，与升力风机主结构的齿轮箱连接，为一双馈异步发电机，用于将接收到的高转速的动能转化为风力电能，风力发电机包括定子绕组、转子绕组、双向背靠背IGBT电压源变流器和风力发电机输出接口，定子绕组直连风力发电机输出接口，转子绕组通过双向背靠背IGBT电压源变流器与风力发电机输出接口连接，风力发电机输出接口为三相交流输出接口，用于输出风力电能；

太阳能电池，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和太阳能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，太阳能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能；

第一防反二极管，并联在太阳能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部电极连接；

第一开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与太阳能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连；

第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接；

第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间；

第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接；

第二开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第二防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；

第四防反二极管，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接；

第一电感，其一端与第二开关管的源极连接；

第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间；

第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接；

整流电路，与风力发电机输出接口连接，对风力发电机输出接口输出的三相交流电压进行整流以获得风力直流电压；

滤波稳压电路，与整流电路连接以对风力直流电压进行滤波稳压，以输出稳压直流电压；

第一电阻和第二电阻，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第一电阻的一端连接滤波稳压电路的正端，第二电阻的一端连接滤波稳压电路的负端；

第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端；

第七电容，并联在滤波稳压电路的正负二端；

第三电阻，其一端连接滤波稳压电路的正端；

第五开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第三电阻的另一端连接，其衬底与源极相连，其源极与滤波稳压电路的负端连接；

手动卸荷电路，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接；

第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接；

第三开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与滤波稳压电路的正端连接，其衬底与源极相连；

第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接；

第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；

第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；

第四开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；

第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；

第二电感，其一端与第四开关管的源极连接；

第十电容和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；

第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；

所述铅酸蓄电池，设置在灯架上，其正极与第五防反二极管的负极连接，其负极与第五防反二极管的正极连接，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十防反二极管的正极连接；

继电器，位于LED灯管和铅酸蓄电池之间，通过是否切断LED灯管和铅酸蓄电池之间的连接来控制LED灯管的打开和关闭；

光耦，位于继电器和数字信号处理器之间，用于在数字信号处理器的控制下，决定继电器的切断操作；

数字信号处理器，与目标识别设备、目标定位设备和噪声发射设备连接，基于目标鸟类类型确定该目标鸟类类型中鸟类厌恶的噪声类型，并基于前方鸟类水平距离和前方鸟类垂直距离控制噪声发射设备的噪声发射方向；

其中，所述数字信号处理器还与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电的通断，还通过在第二开关管的栅极和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的PWM控制信号，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压；

数字信号处理器为TI公司的DSP芯片；

Marr小波滤波子设备、中值滤波子设备和尺度变换增强子设备分别采用不同的CPLD芯片来实现。