CN109945116A - 新型太阳能风力多功能路灯及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型太阳能风力多功能路灯及其工作方法，包括灯柱及位于灯柱侧部延伸的路灯，所述路灯上部具有顶部具有风力发电装置，所述灯柱内部具有用于储存电力的储存电力的储电箱，储电箱所述储电箱内具有用于提供路灯能源的蓄电池，所述灯柱上部旁侧还固定有太阳能电池板，所述太阳能电池板上经导线与蓄电池连接，风力发电装置包括由风力吹动的旋转叶片及发电机，所述旋转叶片经传动机构驱动发电机发电，所述发电机与储电箱内的蓄电池连接，本发明结构简单能够合理有效地利用太阳能和风力的发电为路灯提供能源对环境的监控。

Description

新型太阳能风力多功能路灯及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种新型太阳能风力多功能路灯及其工作方法。

背景技术

现如今，地球上的资源逐渐减少，新型资源越来越受到各国的重视，比如太阳能，风力能，潮汐能等。同时当今太阳能和风力能等新能源开发的技术有很大的提升，新能源在人们的生活中越来越得到推广应用。现有的发电能源消耗大，夜晚路灯供给能源线路较长成本高，且功能单一。

发明内容

本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是现有的路灯功能单一，能耗成本高。

本发明的具体实施方案是：新型太阳能风力多功能路灯，包括灯柱及位于灯柱侧部延伸的路灯，所述路灯上部具有顶部具有风力发电装置，所述灯柱内部具有用于储存电力的储存电力的储电箱，储电箱所述储电箱内具有用于提供路灯能源的蓄电池，所述灯柱上部旁侧还固定有太阳能电池板，所述太阳能电池板上经导线与蓄电池连接，风力发电装置包括由风力吹动的旋转叶片及发电机，所述旋转叶片经传动机构驱动发电机发电，所述发电机与储电箱内的蓄电池连接，所述灯柱旁侧固定有温湿度传感器。

进一步的，所述发电机固定于灯柱内，所述发电机的输入轴沿高度方向同轴固定连接有转轴，所述旋转叶片经连杆均布于转轴周侧，且旋转叶片的内侧具有内凹的迎风凹槽。

进一步的，所述路灯位于太阳能电池板下方且被太阳能电池板遮蔽。

进一步的，所述发电机为直流发电机。

进一步的，所述灯柱下部具有固定于地面的支架。

进一步的，所述灯柱旁侧固定有温湿度传感器。

进一步的，所述路灯为LED节能灯。

进一步的，所述灯柱中部具有显示屏。

本发明还包括一种利用上述新型太阳能风力多功能路灯的工作方法，包括利用如上所述的新型太阳能风力多功能路灯，所述双面太阳能板和风力发电装置通过电流转换器与蓄电池相连接，从而将吸收的光能和风力能储存在蓄电池中为路灯储电供电；温湿度测量仪，可以实时监测和播放当地的天气状况，以便人们的生活需要；显示屏能实时播放显示当地的环境情况。

进一步的，所述显示器还能测算宜居性指数，其具体方法包括通过实时监测一天24小时的污染指标m个因素，通过激励变权，计算出总的染污指数P,同样n个气候因素的算出气候指数C，进而算出每天的宜居性指数。基于k天的长期的监测算出综合的宜居性指数；所述综合宜居性评价指数的计算的方法为：

（1）建立因素集：

第1天的宜居性s ₁，第2天的宜居性s ₂，第3天的宜居性s ₃和第k天的宜居性s _k。因此，因素集记为S={s _i }={s ₁, s ₂, s ₃…s _k}，其中s _i 表示影响因素；

（2）建立评价集：

评价集是由评价者对评价对象作出的评判结果所组成的集合，故障严重程度分为5级：非常好V ₁；较好V ₂；一般V ₃；较差V ₄；非常差V ₅，可表示为V={V _i }={V ₁, V ₂, V ₃, V ₄, V ₅}；

（3）建立评价矩阵：

应用模糊数学的基本概念，采用隶属度函数，建立起从因素集到评价集之间映射的评价矩阵。如梯形隶属函数或三角形隶属度函数，由评价值s _k代入隶属函数计算得出隶属度，按照总分10，根据专家知识来评判其分值；

故障严重程度中的i个因素与评价集中的5个等级构成了由j×5个元素组成的评价矩阵

（4）建立权重集：

①初始权重：

作为变权模糊综合评价因素的初始权重，根据评价因素的两两相对重要性程度，构造判断矩阵来确定相应的各指标间的权重；

②变权：

根据评价因素和层次分析法所得出的权重，通过变权原理重新确定各指标间权重。评估中的影响因素，任何一个等级数过于大都会使得宜居性处于危险水平，即它们的权重应随等级数的增大而增大，因此应该选择激励型变权综合，即a>1；；

（5）综合评价：

由评价矩阵和权重向量共同确定出宜居性的S综合评判为；

；

采用加权平均法，确定出综合评价的结果为：

；

式中，V _j 为评价集中的等级，分别令V ₁=2，V ₂=4，V ₃=6，V ₄=8和V ₅=10；S的数值越小越好。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1)能在合理的位置布设太阳能及风能发电装置，有效地增强太阳能的吸收和风力的转动;(2)本产品的双面太阳能板和风力发电装置通过电流转换器与蓄电池相连接，从而将吸收的光能和风力能储存在蓄电池中为路灯储电供电；（3)本发明的路灯采用LED节能灯，可减少耗电，节约能源。（4）实施例中还可以利用温湿度传感器监测各种环境参数，形成一个宜居性、舒适性评价。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明计算城市宜居逻辑结构示意图。

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详细的说明。

如图1～2所示，如图本实施例中新型太阳能风力多功能路灯，包括灯柱10及位于灯柱侧部延伸的路灯20，所述路灯上部具有顶部具有风力发电装置50，所述灯柱内部具有用于储存电力的储存电力的储电箱，储电箱所述储电箱内具有用于提供路灯能源的蓄电池30，所述灯柱上部旁侧还固定有太阳能电池板40，所述太阳能电池板上经导线与蓄电池连接，风力发电装置包括由风力吹动的旋转叶片510及发电机，所述旋转叶片510经传动机构驱动发电机发电，所述发电机与储电箱内的蓄电池连接，所述灯柱旁侧固定有温湿度传感器。

本实施例中中，所述发电机固定于灯柱内，所述发电机的输入轴沿高度方向同轴固定连接有转轴520，所述旋转叶片经连杆530均布于转轴周侧，且旋转叶片的内侧具有内凹的迎风凹槽。

利用风吹动旋转叶片510转动从而利用发电机发电进行蓄能，

通过风力发电机能够方便的将风力转化为电力，为路灯发光，尤其是在一些特殊天气无法进行太阳能发电，有利于灯的长期运行；

本实施例中，灯柱上部一侧具有两块太阳能电池板40，而风力电机装置位于灯柱顶端，太阳能电池板和风力发电装置两者互不干扰，所述路灯20位于太阳能电池板下方且被太阳能电池板遮蔽，更好地为路灯提供电源；而且通过太阳能电池板对路灯的遮挡，有效地降低了光照和降水对路灯和显示屏的损坏作用；

蓄电池能方便把太阳能和风力产生的还未利用的电能进行储存，所述太阳能板和风力发电机均通过中间的电流转换器与储电箱中的蓄电池相连接，光源通过导线与蓄电池相连接，从而将太阳能板吸收的太阳能转换为电能并储存在储电箱蓄电池中为路灯供电，并将吸收到的风能转换为电能并储存在储电箱蓄电池中为路灯供电。

灯柱下部具有固定于地面的支架110，本实施例中具有四个支架110固定在地上，支撑了所有灯柱结构，增强了路灯装置的稳定性；

为了能够实时监测和播放当地的天气状况，以便人们的生活需要；灯柱旁侧固定有温湿度传感器60。路灯为LED节能灯路灯采用LED节能灯，可减少耗电，从而保证路灯的供电正常；，灯柱中部具有显示屏70。

其中显示屏70能实时播放显示当地的实时噪音、紫外线指数、风向、风速、气温、气压、湿度,PM2.5，PM10, NO2, SO2,O3，CO，时间，天气预报等等的多功能，更能为人们服务，基于上述多因素，采用多层次激励变权方法对该区域的宜居性进行评价。

实际设计中，发电机如果是直流发电机，直接在电池和发电机之间串联一个二极管即可，交流发电机必须经过二极管桥式整流和并联电容稳压滤波。现有的一些风力发电机配备有相应的控制器可直接与蓄电池连接，蓄电池通过电路为路灯提供能源。

所述的路灯和蓄电池可以设计有多个，路灯与蓄电池可以是一对一的配套连接关系也可以是多个蓄电池和为一个路灯提供能源，通过控制线路的切换即可。

本发明还能实现上述空气检测仪及温湿度传感器对空气质量进行检测并进一步计算城市宜居性指数，具体方式为通过实时监测一天24小时的污染指标m个因素，通过激励变权，计算出总的染污指数P,同样n个气候因素的算出气候指数C，进而算出每天的宜居性指数。基于k天的长期的监测算出综合的宜居性指数。

以综合宜居性评价指数的计算为例说明激励变权,即通过多天的评价s1, s2,s3… sk ，来计算。

（1）建立因素集：

第1天的宜居性s ₁，第2天的宜居性s ₂，第3天的宜居性s ₃和第k天的宜居性s _k。因此，因素集记为S={s _i }={s ₁, s ₂, s ₃…s _k}，其中s _i 表示影响因素；

（2）建立评价集：

评价集是由评价者对评价对象作出的评判结果所组成的集合，故障严重程度分为5级：非常好V ₁；较好V ₂；一般V ₃；较差V ₄；非常差V ₅，可表示为V={V _i }={V ₁, V ₂, V ₃, V ₄, V ₅}；

（3）建立评价矩阵：

应用模糊数学的基本概念，采用隶属度函数，建立起从因素集到评价集之间映射的评价矩阵。如梯形隶属函数或三角形隶属度函数，由评价值s _k代入隶属函数计算得出隶属度，按照总分10，根据专家知识来评判其分值；

故障严重程度中的i个因素与评价集中的5个等级构成了由j×5个元素组成的评价矩阵

（4）建立权重集：

①初始权重：

作为变权模糊综合评价因素的初始权重，根据评价因素的两两相对重要性程度，构造判断矩阵来确定相应的各指标间的权重；

②变权：

根据评价因素和层次分析法所得出的权重，通过变权原理重新确定各指标间权重。评估中的影响因素，任何一个等级数过于大都会使得宜居性处于危险水平，即它们的权重应随等级数的增大而增大，因此应该选择激励型变权综合，即a>1；

；

（5）综合评价：

由评价矩阵和权重向量共同确定出宜居性的S综合评判为；

；

采用加权平均法，确定出综合评价的结果为：

；

式中，V _j 为评价集中的等级，分别令V ₁=2，V ₂=4，V ₃=6，V ₄=8和V ₅=10；S的数值越小越好。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (9)

1.新型太阳能风力多功能路灯，其特征在于，包括灯柱及位于灯柱侧部延伸的路灯，所述路灯上部具有顶部具有风力发电装置，所述灯柱内部具有用于储存电力的储存电力的储电箱，储电箱所述储电箱内具有用于提供路灯能源的蓄电池，所述灯柱上部旁侧还固定有太阳能电池板，所述太阳能电池板上经导线与蓄电池连接，风力发电装置包括由风力吹动的旋转叶片及发电机，所述旋转叶片经传动机构驱动发电机发电，所述发电机与储电箱内的蓄电池连接，所述灯柱旁侧固定有温湿度传感器。

2.根据权利要求1所述的新型太阳能风力多功能路灯，其特征在于，所述发电机固定于灯柱内，所述发电机的输入轴沿高度方向同轴固定连接有转轴，所述旋转叶片经连杆均布于转轴周侧，且旋转叶片的内侧具有内凹的迎风凹槽。

3.根据权利要求2所述的新型太阳能风力多功能路灯，其特征在于，所述路灯位于太阳能电池板下方且被太阳能电池板遮蔽。

4.根据权利要求1所述的新型太阳能风力多功能路灯，其特征在于，所述发电机为直流发电机。

5.根据权利要求1所述的新型太阳能风力多功能路灯，其特征在于，所述灯柱下部具有固定于地面的支架。

6.根据权利要求2所述的新型太阳能风力多功能路灯，其特征在于，所述灯柱旁侧固定有温湿度传感器。

7.根据权利要求1所述的新型太阳能风力多功能路灯，其特征在于，所述路灯为LED节能灯，所述灯柱中部具有显示屏。

8.一种新型太阳能风力多功能路灯工作方法，其特征在于，包括利用如权利要求7所述的新型太阳能风力多功能路灯，所述双面太阳能板和风力发电装置通过电流转换器与蓄电池相连接，从而将吸收的光能和风力能储存在蓄电池中为路灯储电供电；所述灯柱旁侧还具有空气检测仪，利用温湿度测量仪，实时监测和播放当地的天气状况，并通过显示屏能实时播放显示当地的环境情况。

9.一种新型太阳能风力多功能路灯工作方法，所述显示器还能测算宜居性指数，其具体方法包括通过实时监测一天24小时的污染指标m个因素，通过激励变权，计算出总的染污指数P,同样n个气候因素的算出气候指数C，进而算出每天的宜居性指数及基于k天的长期的监测算出综合的宜居性指数；

所述综合宜居性评价指数的计算的方法为：

（1）建立因素集：

第1天的宜居性s ₁，第2天的宜居性s ₂，第3天的宜居性s ₃和第k天的宜居性s _k；

因此，因素集记为S={s _i }={s ₁, s ₂, s ₃… s _k}，其中s _i 表示影响因素；

（2）建立评价集：

评价集是由评价者对评价对象作出的评判结果所组成的集合，故障严重程度分为5级：非常好V ₁；较好V ₂；一般V ₃；较差V ₄；非常差V ₅，可表示为V={V _i }={V ₁, V ₂, V ₃, V ₄, V ₅}；

（3）建立评价矩阵：

应用模糊数学的基本概念，采用隶属度函数，建立起从因素集到评价集之间映射的评价矩阵；

如梯形隶属函数或三角形隶属度函数，由评价值s _k代入隶属函数计算得出隶属度，按照总分10，根据专家知识来评判其分值；

故障严重程度中的i个因素与评价集中的5个等级构成了由j×5个元素组成的评价矩阵

（4）建立权重集：

①初始权重：

作为变权模糊综合评价因素的初始权重，根据评价因素的两两相对重要性程度，构造判断矩阵来确定相应的各指标间的权重；

②变权：

根据评价因素和层次分析法所得出的权重，通过变权原理重新确定各指标间权重；

评估中的影响因素，任何一个等级数过于大都会使得宜居性处于危险水平，即它们的权重应随等级数的增大而增大，因此应该选择激励型变权综合，即a>1；

；

（5）综合评价：

由评价矩阵和权重向量共同确定出宜居性的S综合评判为；

；

采用加权平均法，确定出综合评价的结果为：

；

式中，V _j 为评价集中的等级，分别令V ₁=2，V ₂=4，V ₃=6，V ₄=8和V ₅=10；S的数值越小越好。