CN107339662A - 一种基于物联网的智能型风光互补路灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的智能型风光互补路灯，包括光伏发电机构和风力发电机构，风力发电机构包括保护单元，保护单元包括第一驱动电机、第一驱动轴、套管、铰接块和第一连杆，光伏发电机构包括光伏发电组件，光伏发电组件包括清洁单元和两个驱动单元，驱动单元包括传送带和两个驱动组件，驱动组件包括第三驱动电机、第三驱动轴、固定块和驱动齿轮，该基于物联网的智能型风光互补路灯在强风天气时通过保护单元改变机舱角度，减小强风对风叶的作用力，降低风叶转速，保护风力发电机构安全地运行，不仅如此，通过驱动单元带动清洁单元在太阳能板上移动清除杂物，从而保证了太阳能板吸收的光量和光伏发电机构的发电量，提高了设备的实用性。

Description

一种基于物联网的智能型风光互补路灯
技术领域
本发明涉及新能源设备领域，特别涉及一种基于物联网的智能型风光互补路灯。
背景技术
风能作为一种比较利于开发利用的能源，与太阳能具有很大的互补性，将太阳能与风能相结合，开发风光互补灯具，可以弥补太阳能和风能相互之间的不足。白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大，风能就会加强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有成为最佳匹配的可能性，基于此，风光互补路灯采用风光互补技术，可以在一定程度上减少太阳能电池组件的配比，并降低了灯具的成本。价格低、性能稳定的风光互补灯具比单一能源的太阳能灯具更加容易被消费者所接受，更利于推广。
风光互补灯在运行期间，当遭遇强风天气时，顶部风力发电机上的叶片容易加速过快，导致超过额定转速，为了保护风力发电装置，风机通常采用机械限速的方式降低风机的转速，但是现有的机械限速方式通常会磨损设备，导致限速机构无法长期运行，不仅如此，风光互补灯上的太阳能板由于暴露在外部，经常容易吸附树叶、纸片、垃圾袋等一些杂质，而由于太阳板常设置在灯杆的高处，这些垃圾杂质无法得到及时地清除，从而使太阳能板在附着这些杂质后，影响吸收的光量，导致发电效率低下。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种基于物联网的智能型风光互补路灯。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于物联网的智能型风光互补路灯，包括底座、灯杆、照明机构、光伏发电机构和风力发电机构，所述灯杆的底端固定在底座上，所述风力发电机构、光伏发电机构和照明机构从上而下依次设置在灯杆上；
所述风力发电机构包括顶板、设置在顶板上方的风力发电单元和设置在顶板下方的保护单元，所述顶板固定在灯杆的顶端，所述风力发电单元包括机舱、轮毂、若干风叶和设置在两侧的支撑单元，所述风叶周向均匀分布在轮毂的外周且通过轮毂与机舱传动连接，所述支撑单元包括支柱和横杆，所述支柱的底端固定在顶板上，所述横杆的一端固定在机舱上，所述横杆的一端与支柱的顶端连接；
所述保护单元包括第一驱动电机、第一驱动轴、套管、铰接块和第一连杆，所述第一驱动电机固定在顶板下方且与第一驱动轴传动连接，所述第一驱动电机的底端设置在套管内，所述第一驱动轴的外周上设有外螺纹，所述套管内设有内螺纹，所述套管内的内螺纹与第一驱动轴上的外螺纹相匹配，所述铰接块固定在套管外侧且通过第一连杆与机舱铰接；
所述光伏发电机构包括支板、角度调节单元、支杆和光伏发电组件，所述支板固定在灯杆上，所述支杆的底端固定在支板上，所述光伏发电组件设置在支杆的顶端，所述角度调节单元设置在支板的上方且与光伏发电组件传动连接；
所述光伏发电组件包括太阳能板、清洁单元和两个驱动单元，所述清洁单元设置在太阳能板的上方且设置在两个驱动单元之间，两个所述驱动单元分别设置在太阳能板的两侧且与清洁单元传动连接，所述驱动单元包括传送带和两个驱动组件，两个驱动组件中，其中一个驱动组件通过传送带与另一个驱动组件传动连接，所述驱动组件包括第三驱动电机、第三驱动轴、固定块和驱动齿轮，所述第三驱动电机固定在太阳能板上且通过第三驱动轴与驱动齿轮传动连接，所述传送带的内侧设有若干从动齿，所述从动齿均匀分布在传送带的内侧且与驱动齿轮啮合，所述固定块固定在传送带的外侧。
作为优选，为了实现太阳能板的角度调节功能，所述角度调节单元包括第二驱动电机、第二连杆和第三连杆，所述第二驱动电机固定在支板上且与第二连杆传动连接，所述第二连杆通过第三连杆与太阳能板铰接。
作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了精确控制太阳能板的角度，所述第二驱动电机为无刷直流电机。
作为优选，为了实现对太阳能板的清洁功能，所述外壳的竖向截面的形状为U形且开口向下，所述外壳的两端与固定块固定连接，所述清洁块设置在外壳和太阳能板之间，所述清洁块通过弹簧与外壳内的顶端连接，所述弹簧处于压缩状态。
作为优选，利用魔术擦强力的清洁能力，为了保证清洁块的清洁能力，所述清洁块为魔术擦。
作为优选，为了保证清洁单元的清洁范围，所述清洁块的长度大于太阳能板的长度。
作为优选，为了固定套管的移动方向，所述保护单元还包括限位环，所述限位环套设在套管上且与灯杆固定连接。
作为优选，为了辅助支撑灯杆，所述灯杆底端的两侧设有辅助支板，所述灯杆通过辅助支板与底座固定连接。
作为优选，为了防止拉动机舱时第一连杆变形，所述第一连杆为钛合金杆。
作为优选，为了减小第一驱动轴和套管间的摩擦力，所述套管内侧涂有润滑油。
该风光互补路灯在运行期间，当遭遇强风天气导致风力发电机构中的风叶转速超过额定值后，为了保护设备的安全，通过顶板下方的保护单元对风力发电单元进行保护措施，通过第一驱动电机带动第一驱动轴沿其中心轴线旋转，使套管在转动的同时向下移动，带动铰接块的位置降低，从而使第一连杆的底端位置降低，通过拉动第一连杆使机舱由原先的水平角度调节为倾斜向上，由于机舱倾斜向上，从而增加了风力方向与风叶的夹角，使强风对风叶的作用力减小，从而降低了风叶的转速，保护风力发电机构安全地运行。该基于物联网的智能型风光互补路灯在强风天气时通过保护单元改变机舱角度，从而减小强风对风叶的作用力，降低风叶转速，保护风力发电机构安全地运行。
在太阳能板吸附树叶、纸片、垃圾袋等一些垃圾杂物后，为了保证吸收的光量从而维持发电量，通过太阳能板两侧的驱动单元带动清洁单元单元太阳能板进行清洁操作，由第三驱动电机通过第三驱动轴带动驱动齿轮转动，在与传送带内侧的从动齿啮合的情况下，使传送带发生转动，带动固定块在传送带上移动，从而使清洁单元在太阳能板上移动，在清洁单元中，由于弹簧处于压缩状态，从而使清洁块向太阳能板挤压并移动，从而实现清洁作用，清除太阳能板上的杂物，保证吸收光量和发电量。该基于物联网的智能型风光互补路灯通过驱动单元带动清洁单元在太阳能板上移动清除杂物，从而保证了太阳能板吸收的光量和光伏发电机构的发电量，提高了设备的实用性。
本发明的有益效果是，该基于物联网的智能型风光互补路灯在强风天气时通过保护单元改变机舱角度，从而减小强风对风叶的作用力，降低风叶转速，保护风力发电机构安全地运行，不仅如此，通过驱动单元带动清洁单元在太阳能板上移动清除杂物，从而保证了太阳能板吸收的光量和光伏发电机构的发电量，提高了设备的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的基于物联网的智能型风光互补路灯的结构示意图；
图2是本发明的基于物联网的智能型风光互补路灯的风力发电机构的俯视图；
图3是本发明的基于物联网的智能型风光互补路灯的风力发电单元的结构示意图；
图4是本发明的基于物联网的智能型风光互补路灯的保护单元的结构示意图；
图5是本发明的基于物联网的智能型风光互补路灯的光伏发电机构的结构示意图；
图6是本发明的基于物联网的智能型风光互补路灯的光伏发电组件的结构示意图；
图7是本发明的基于物联网的智能型风光互补路灯的驱动单元的结构示意图；
图8是本发明的基于物联网的智能型风光互补路灯的清洁单元的结构示意图；
图中：1.底座，2.辅助支板，3.灯杆，4.照明机构，5.光伏发电机构，6.风力发电机构，7.顶板，8.支柱，9.横杆，10.机舱，11.轮毂，12.风叶，13.保护单元，14.第一驱动轴，15.套管，16.限位环，17.铰接块，18.第一连杆，19.支板，20.第二驱动电机，21.第二连杆，22.第三连杆，23.支杆，24.光伏发电组件，25.太阳能板，26.第三驱动电机，27.第三驱动轴，28.驱动齿轮，29.传送带，30.固定块，31.清洁单元，32.外壳，33.弹簧，34.清洁块，35.第一驱动电机。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-图8所示，一种基于物联网的智能型风光互补路灯，包括底座1、灯杆3、照明机构4、光伏发电机构5和风力发电机构6，所述灯杆3的底端固定在底座1上，所述风力发电机构6、光伏发电机构5和照明机构4从上而下依次设置在灯杆3上；
所述风力发电机构6包括顶板7、设置在顶板7上方的风力发电单元和设置在顶板7下方的保护单元13，所述顶板7固定在灯杆3的顶端，所述风力发电单元包括机舱10、轮毂11、若干风叶12和设置在两侧的支撑单元，所述风叶12周向均匀分布在轮毂11的外周且通过轮毂11与机舱10传动连接，所述支撑单元包括支柱8和横杆9，所述支柱8的底端固定在顶板7上，所述横杆9的一端固定在机舱10上，所述横杆9的一端与支柱8的顶端连接；
所述保护单元13包括第一驱动电机35、第一驱动轴14、套管15、铰接块17和第一连杆18，所述第一驱动电机35固定在顶板7下方且与第一驱动轴14传动连接，所述第一驱动电机14的底端设置在套管15内，所述第一驱动轴14的外周上设有外螺纹，所述套管15内设有内螺纹，所述套管15内的内螺纹与第一驱动轴14上的外螺纹相匹配，所述铰接块17固定在套管15外侧且通过第一连杆18与机舱10铰接；
所述光伏发电机构5包括支板19、角度调节单元、支杆23和光伏发电组件24，所述支板19固定在灯杆3上，所述支杆23的底端固定在支板19上，所述光伏发电组件24设置在支杆23的顶端，所述角度调节单元设置在支板19的上方且与光伏发电组件24传动连接；
所述光伏发电组件24包括太阳能板25、清洁单元31和两个驱动单元，所述清洁单元31设置在太阳能板25的上方且设置在两个驱动单元之间，两个所述驱动单元分别设置在太阳能板25的两侧且与清洁单元31传动连接，所述驱动单元包括传送带29和两个驱动组件，两个驱动组件中，其中一个驱动组件通过传送带29与另一个驱动组件传动连接，所述驱动组件包括第三驱动电机26、第三驱动轴27、固定块30和驱动齿轮28，所述第三驱动电机26固定在太阳能板25上且通过第三驱动轴27与驱动齿轮28传动连接，所述传送带29的内侧设有若干从动齿，所述从动齿均匀分布在传送带29的内侧且与驱动齿轮28啮合，所述固定块30固定在传送带29的外侧。
作为优选，为了实现太阳能板25的角度调节功能，所述角度调节单元包括第二驱动电机20、第二连杆22和第三连杆23，所述第二驱动电机20固定在支板19上且与第二连杆22传动连接，所述第二连杆22通过第三连杆23与太阳能板25铰接。
作为优选，利用无刷直流电机驱动精度高的特点，为了精确控制太阳能板25的角度，所述第二驱动电机20为无刷直流电机。
作为优选，为了实现对太阳能板25的清洁功能，所述外壳32的竖向截面的形状为U形且开口向下，所述外壳32的两端与固定块32固定连接，所述清洁块34设置在外壳32和太阳能板25之间，所述清洁块34通过弹簧33与外壳32内的顶端连接，所述弹簧33处于压缩状态。
作为优选，利用魔术擦强力的清洁能力，为了保证清洁块34的清洁能力，所述清洁块34为魔术擦。
作为优选，为了保证清洁单元31的清洁范围，所述清洁块34的长度大于太阳能板25的长度。
作为优选，为了固定套管15的移动方向，所述保护单元13还包括限位环16，所述限位环16套设在套管15上且与灯杆3固定连接。
作为优选，为了辅助支撑灯杆3，所述灯杆3底端的两侧设有辅助支板2，所述灯杆3通过辅助支板2与底座1固定连接。
作为优选，为了防止拉动机舱10时第一连杆18变形，所述第一连杆18为钛合金杆。
作为优选，为了减小第一驱动轴14和套管15间的摩擦力，所述套管15内侧涂有润滑油。
该风光互补路灯在运行期间，当遭遇强风天气导致风力发电机构6中的风叶12转速超过额定值后，为了保护设备的安全，通过顶板7下方的保护单元13对风力发电单元进行保护措施，通过第一驱动电机35带动第一驱动轴沿其中心轴线旋转，使套管15在转动的同时向下移动，带动铰接块17的位置降低，从而使第一连杆18的底端位置降低，通过拉动第一连杆18使机舱10由原先的水平角度调节为倾斜向上，由于机舱10倾斜向上，从而增加了风力方向与风叶12的夹角，使强风对风叶12的作用力减小，从而降低了风叶12的转速，保护风力发电机构6安全地运行。该基于物联网的智能型风光互补路灯在强风天气时通过保护单元12改变机舱10角度，从而减小强风对风叶12的作用力，降低风叶12转速，保护风力发电机构12安全地运行。
在太阳能板25吸附树叶、纸片、垃圾袋等一些垃圾杂物后，为了保证吸收的光量从而维持发电量，通过太阳能板25两侧的驱动单元带动清洁单元31单元太阳能板25进行清洁操作，由第三驱动电机26通过第三驱动轴27带动驱动齿轮28转动，在与传送带29内侧的从动齿啮合的情况下，使传送带29发生转动，带动固定块30在传送带29上移动，从而使清洁单元31在太阳能板25上移动，在清洁单元31中，由于弹簧33处于压缩状态，从而使清洁块34向太阳能板25挤压并移动，从而实现清洁作用，清除太阳能板25上的杂物，保证吸收光量和发电量。该基于物联网的智能型风光互补路灯通过驱动单元带动清洁单元31在太阳能板25上移动清除杂物，从而保证了太阳能板25吸收的光量和光伏发电机构5的发电量，提高了设备的实用性。
与现有技术相比，该基于物联网的智能型风光互补路灯在强风天气时通过保护单元12改变机舱10角度，从而减小强风对风叶12的作用力，降低风叶12转速，保护风力发电机构12安全地运行，不仅如此，通过驱动单元带动清洁单元31在太阳能板25上移动清除杂物，从而保证了太阳能板25吸收的光量和光伏发电机构5的发电量，提高了设备的实用性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于物联网的智能型风光互补路灯，其特征在于，包括底座(1)、灯杆(3)、照明机构(4)、光伏发电机构(5)和风力发电机构(6)，所述灯杆(3)的底端固定在底座(1)上，所述风力发电机构(6)、光伏发电机构(5)和照明机构(4)从上而下依次设置在灯杆(3)上；
所述风力发电机构(6)包括顶板(7)、设置在顶板(7)上方的风力发电单元和设置在顶板(7)下方的保护单元(13)，所述顶板(7)固定在灯杆(3)的顶端，所述风力发电单元包括机舱(10)、轮毂(11)、若干风叶(12)和设置在两侧的支撑单元，所述风叶(12)周向均匀分布在轮毂(11)的外周且通过轮毂(11)与机舱(10)传动连接，所述支撑单元包括支柱(8)和横杆(9)，所述支柱(8)的底端固定在顶板(7)上，所述横杆(9)的一端固定在机舱(10)上，所述横杆(9)的一端与支柱(8)的顶端连接；
所述保护单元(13)包括第一驱动电机(35)、第一驱动轴(14)、套管(15)、铰接块(17)和第一连杆(18)，所述第一驱动电机(35)固定在顶板(7)下方且与第一驱动轴(14)传动连接，所述第一驱动电机(14)的底端设置在套管(15)内，所述第一驱动轴(14)的外周上设有外螺纹，所述套管(15)内设有内螺纹，所述套管(15)内的内螺纹与第一驱动轴(14)上的外螺纹相匹配，所述铰接块(17)固定在套管(15)外侧且通过第一连杆(18)与机舱(10)铰接；
所述光伏发电机构(5)包括支板(19)、角度调节单元、支杆(23)和光伏发电组件(24)，所述支板(19)固定在灯杆(3)上，所述支杆(23)的底端固定在支板(19)上，所述光伏发电组件(24)设置在支杆(23)的顶端，所述角度调节单元设置在支板(19)的上方且与光伏发电组件(24)传动连接；
所述光伏发电组件(24)包括太阳能板(25)、清洁单元(31)和两个驱动单元，所述清洁单元(31)设置在太阳能板(25)的上方且设置在两个驱动单元之间，两个所述驱动单元分别设置在太阳能板(25)的两侧且与清洁单元(31)传动连接，所述驱动单元包括传送带(29)和两个驱动组件，两个驱动组件中，其中一个驱动组件通过传送带(29)与另一个驱动组件传动连接，所述驱动组件包括第三驱动电机(26)、第三驱动轴(27)、固定块(30)和驱动齿轮(28)，所述第三驱动电机(26)固定在太阳能板(25)上且通过第三驱动轴(27)与驱动齿轮(28)传动连接，所述传送带(29)的内侧设有若干从动齿，所述从动齿均匀分布在传送带(29)的内侧且与驱动齿轮(28)啮合，所述固定块(30)固定在传送带(29)的外侧。
2.如权利要求1所述的基于物联网的智能型风光互补路灯，其特征在于，所述角度调节单元包括第二驱动电机(20)、第二连杆(22)和第三连杆(23)，所述第二驱动电机(20)固定在支板(19)上且与第二连杆(22)传动连接，所述第二连杆(22)通过第三连杆(23)与太阳能板(25)铰接。
3.如权利要求2所述的基于物联网的智能型风光互补路灯，其特征在于，所述第二驱动电机(20)为无刷直流电机。
4.如权利要求1所述的基于物联网的智能型风光互补路灯，其特征在于，所述清洁单元(31)包括外壳(32)、清洁块(34)和若干弹簧(33)，所述外壳(32)的竖向截面的形状为U形且开口向下，所述外壳(32)的两端与固定块(32)固定连接，所述清洁块(34)设置在外壳(32)和太阳能板(25)之间，所述清洁块(34)通过弹簧(33)与外壳(32)内的顶端连接，所述弹簧(33)处于压缩状态。
5.如权利要求4所述的基于物的智能型风光互补路灯，其特征在于，所述清洁块(34)为魔术擦。
6.如权利要求4所述的基于物联网的智能型风光互补路灯，其特征在于，所述清洁块(34)的长度大于太阳能板(25)的长度。
7.如权利要求1所述的基于物联网的智能型风光互补路灯，其特征在于，所述保护单元(13)还包括限位环(16)，所述限位环(16)套设在套管(15)上且与灯杆(3)固定连接。
8.如权利要求1所述的基于物联网的智能型风光互补路灯，其特征在于，所述灯杆(3)底端的两侧设有辅助支板(2)，所述灯杆(3)通过辅助支板(2)与底座(1)固定连接。
9.如权利要求1所述的基于物联网的智能型风光互补路灯，其特征在于，所述第一连杆(18)为钛合金杆。
10.如权利要求1所述的基于物联网的智能型风光互补路灯，其特征在于，所述套管(15)内侧涂有润滑油。
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