CN109921508B - 一种高速公路风光互补能量采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高速公路风光互补能量采集系统，涉及一种高速公路传感系统供电技术领域。壳体为三面体立式结构，所述底板的正中心设有立式发电机，第一主轴的下端部穿过该通孔并通过联轴器与发电机输入轴连接；第一主轴的上端与轴承的内圈过盈配合，第二主轴的下端与轴承的外圈配合，第二主轴的上端与顶板的下表面固定；第一主轴的上部与第一套筒固定，所述第一套筒的侧壁径向均布三根伸缩杆，所述伸缩杆的前端端部设有叶片；三块太阳能板分别铰接于顶板的三个边缘，它们的底部正中均设有支铰，第一拉杆的一端与所述支铰铰接，另一端与第二主轴上的第二套筒铰接，所述第二套筒与把手通过第二拉杆连接。

Description

一种高速公路风光互补能量采集系统

技术领域

本发明涉及一种高速公路传感系统供电技术领域。

背景技术

高速公路对于交通运输和国计民生具有重要意义。随着交通事故发生率逐年上升，高速公路无线传感网络也不断被开发与完善。因此安全可靠的无线监测系统的供电系统对于高速公路而言至关重要。现阶段，高速公路供电系统的特点是公路距离较长、负载力较小而且供电站点比较分散，若出现能源间断将带来不可估量的危险。同时考虑化石能源的利用导致其走向枯竭以及对环境的污染。使用自然能源兼顾环境保护与能源节约，实现能源利用的多样化，是一种极有发展前途的供电技术。

据检索，目前已有利用高速公路风能发电技术出现，如中国专利申请号CN201220755950公开的“一种高速公路发电系统”，所述的风能发电系统采用双叶轮组合传动，扫风面积小，风能利用率较低，同时系统结构各部分分散，携带或维修时需要拆除后重新安装，且无法利用高速公路上的太阳能，在能量的利用上不够充分，无法实现持续、稳定的能量供应。再如中国专利申请号CN108054827A公开的“一种海上多能源集成发电供电监测平台”，忽略该专利除去风能、太阳能以外的能源利用，该结构难以在高速公路内平稳高效运行，无法抵抗车辆瞬时产生的风能，同时对于能源收集系统无法提供保护以提高其使用寿命的缺点。以上两个专利所述的可能应用于高速公路的供电系统难以实现持续平稳的供电，且结构局限其应用前景，不适用于要求不间断稳定供电的高速公路无线传感系统中。

发明内容

本发明的目的是提供一种高速公路风光互补能量采集系统，它能实现对高速公路上风能和太阳能的收集以及对高速公路上监测器的供能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高速公路风光互补能量采集系统，包括壳体、叶片和太阳能板，壳体为三面体立式结构，其顶板、底板和中板均为正三角形，所述底板的正中心设有立式发电机，发电机输入轴的轴线垂直、朝上设置，中板的中心设有通孔，第一主轴的下端部穿过该通孔并通过联轴器与发电机输入轴连接；第一主轴的上端与轴承的内圈过盈配合，第二主轴的下端与轴承的外圈配合，第二主轴的上端与顶板的下表面固定；第一主轴的上部与第一套筒固定，所述第一套筒的侧壁径向均布三根伸缩杆，所述伸缩杆的前端端部设有叶片；三块太阳能板分别铰接于顶板的三个边缘，它们的底部正中均设有支铰，第一拉杆的一端与所述支铰铰接，另一端与第二主轴上的第二套筒铰接，所述第二套筒与把手通过第二拉杆连接；电路模块分为太阳能和风能两个电路模块，太阳能电路模块通过DC/DC变压后与控制器联接，风能电路模块通过AC/DC整流后进行DC/DC变压后与控制器联接，所述控制器与蓄电池连接。

所述侧板上半部分的上边缘与顶板的边缘固定、下半部分的下边缘与底板的边缘固定。

所述伸缩杆的尾端与第一套筒固定，与轴线垂直，在同一平面内，所述伸缩杆两两之间均设有两根装饰条连接件，分别与三个装饰条固定，其中，每两个中心板连接件连接一个装饰条。

所述径向均布三根伸缩杆之间的夹角均为120°。

本发明的工作过程和工作原理：本系统使用时放置在高速公路中间绿化带监测器旁。启动系统时，通过伸缩杆，手动拉伸叶片，同时在上方提升把手，通过第二拉杆实现第二套筒的上升，再通过第一拉杆，实现太阳能板的展开。当车辆经过系统放置区域时，所形成的自然风通过系统，带动叶片旋转，进而带动第一主轴转动，通过联轴器带动发电机主轴转动，进而发电机进入工作状态；与此同时，太阳能板也在吸收太阳能转化为电能。通过上述过程产生的电能：风力发电产生的电能通过整流电路将交流电转化为直流电；太阳能板产生的电能为直流电，不用经过转换电路。以上得到的直流电能储存在蓄电池中备用，以适时地给高速公路上的监测器供应电能。关闭系统时，将把手和叶片压缩进去即可。另外，本系统的太阳能发电模块和风能发电模块可分别操作使用，即若遇到阴天，可将太阳能板收纳下来，竖直向的贴在侧板上，从而实现该系统的多种工作模式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的风能发电模块和太阳能发电模块互不相关，可以分别启动，实现了该系统的多种工作模式。

本发明的太阳能板和叶片是可折叠、可收纳的，从而实现了该系统的便携性，便于后期维修时的运输。

本发明利用车辆经过时产生的自然风和太阳能发电产生的电能为高速公路上的监测器供电，可实现节省电能的目的。

附图说明

图1是本发明工作状态整体结构的三维图。

图2是本发明关闭状态整体结构的三维图。

图3是本发明拆掉壳体后的三维图。

图4是本发明太阳能折叠结构的三维图

图5是本发明风力旋转结构的三维图。

图6是本发明底部空腔结构的三维图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步的详细说明。

一种高速公路风光互补能量采集系统，壳体为三棱柱形，由顶板1、底板2和侧板3构成。顶板1和侧板3、底板2和侧板3均通过专用胶水固定。顶板1的下表面与第二主轴8的上端固定，第二主轴8与第一主轴7通过轴承9相连，第一主轴7的上端与轴承9的内圈过盈配合，第二主轴8的下端与轴承9的外圈配合。第一主轴7通过联轴器17与下空腔中的发电机(主轴)18连接。第一主轴7上固定第一套筒19，在第一套筒19上固定三个伸缩杆16，连接三个竖直型叶片15，在同一平面，第一套筒19同时固定六个中心板连接件6，连接三个装饰条5，其中，两个中心板连接件6连接一个装饰条5。太阳能板10铰接于顶板1的棱边，通过第一拉杆11与第二主轴8上的第二套筒13连接，第二套筒13与把手14通过第二拉杆12连接。叶片旋转带动发电机产生电能，太阳能板吸收太阳能转化为电能，电能通过整流调压传输至蓄电池。

所述壳体结构为：由顶板1、底板2和侧板3组成的三棱柱为整个壳体，顶板1由中间的主轴支撑，中板4将三棱柱内部一分为二，上半部分为发电部分，下半部分为电路部分，起到优化内部结构的作用。

所述侧板3分为上侧板和下侧板，共有六块，三块上侧板各自的顶边与顶板1的三边固定，左右两侧两两固定，三块下侧板各自的底边与底板2的三边固定，中部内侧与中板4固定，组成壳体。

所述装饰条连接件6共有六个，分别固定于第一套筒19上，连接第一套筒19与装饰条5。

所述装饰条5共有三个，分别与第一套筒19连接，起到保护系统内部结构的作用。

所述伸缩杆16共有三个，分别固定于第一套筒19上，连接叶片15与第一套筒19，起到将叶片15伸出与收纳的作用。

所述第一拉杆11共有三个，分别固定在第二套筒13侧壁，连接第二套筒13和太阳能板10，起到折叠太阳能板10的作用。

所述第二拉杆12共有三个，分别固定在第二套筒13上壁，连接第二套筒13和把手14，起到升降第二套筒13的作用。

所述竖直型叶片15共有三个，它们分别固定在伸缩杆16上。

所述太阳能板10共有三个，它们分别铰接固定在顶板1的棱边上。

所述联轴器17共有一个，连接发电机(主轴)18和第一主轴7。

电路模块分为太阳能和风能两个电路模块，太阳能电路模块通过DC/DC变压将电能送至控制器，风能电路模块通过AC/DC整流后进行DC/DC变压，而后将电能送至控制器，最后控制器连接蓄电池控制其收放。

本发明的工作过程和工作原理：本系统使用时放置在高速公路中间绿化带监测器旁。启动系统时，通过伸缩杆，手动拉伸叶片，同时在上方提升把手，通过第二拉杆实现第二套筒的上升，再通过第一拉杆，实现太阳能板的展开。当车辆经过系统放置区域时，所形成的自然风通过系统，带动叶片旋转，进而带动第一主轴转动，通过联轴器带动发电机主轴转动，进而发电机进入工作状态；与此同时，太阳能板也在吸收太阳能转化为电能。通过上述过程产生的电能：风力发电产生的电能通过整流电路将交流电转化为直流电；太阳能板产生的电能为直流电，不用经过转换电路。以上得到的直流电能储存在蓄电池中备用，以适时地给高速公路上的监测器供应电能。关闭系统时，将把手和叶片压缩进去即可。另外，本系统的太阳能发电模块和风能发电模块可分别操作使用，即若遇到阴天，可将太阳能板收纳下来，竖直向的贴在侧板上，从而实现该系统的多种工作模式。

Claims (2)

1.一种高速公路风光互补能量采集系统，包括壳体、叶片和太阳能板，其特征在于：壳体为三面体立式结构，其顶板（1）、底板（2）和中板（4）均为正三角形，侧板（3）上半部分的上边缘与顶板（1）的边缘固定、下半部分的下边缘与底板（2）的边缘固定，所述底板（2）的正中心设有立式发电机（18），发电机（18）输入轴的轴线垂直、朝上设置，中板（4）的中心设有通孔，第一主轴（7）的下端部穿过该通孔并通过联轴器（17）与发电机（18）输入轴连接；第一主轴（7）的上端与轴承（9）的内圈过盈配合，第二主轴（8）的下端与轴承（9）的外圈配合，第二主轴（8）的上端与顶板（1）的下表面固定；第一主轴（7）的上部与第一套筒（19）固定，所述第一套筒（19）的侧壁径向均布三根伸缩杆（16），所述伸缩杆（16）的前端端部设有叶片（15）；三块太阳能板（10）分别铰接于顶板（1）的三个边缘，它们的底部正中均设有支铰，第一拉杆（11）的一端与所述支铰铰接，另一端与第二主轴（8）上的第二套筒（13）铰接，所述第二套筒（13）与把手（14）通过第二拉杆（12）连接；电路模块分为太阳能和风能两个电路模块，太阳能电路模块通过DC/DC变压后与控制器连接，风能电路模块通过AC/DC整流后进行DC/DC变压后与控制器连接，所述控制器与蓄电池连接；启动系统时，通过伸缩杆（16），手动拉伸叶片（15），同时在上方提升把手（14），通过第二拉杆（12）实现第二套筒（13）的上升，再通过第一拉杆（11），实现太阳能板（10）的展开；当车辆经过系统放置区域时，所形成的自然风通过系统，带动叶片旋转，进而带动第一主轴（7）转动，通过联轴器（17）带动发电机输入轴转动，进而发电机（18）进入工作状态；所述伸缩杆（16）的尾端与第一套筒（19）固定，伸缩杆（16）与轴线垂直，在同一平面内所述伸缩杆（16）两两之间均设有两根装饰条连接件（6），伸缩杆（16）分别与三个装饰条（5）固定，其中，每两个装饰条连接件（6）连接一个装饰条（5）。

2.根据权利要求1所述的一种高速公路风光互补能量采集系统，其特征在于：所述径向均布三根伸缩杆（16）之间的夹角均为120°。