[发明专利]智能化LED立式照明系统

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种智能化LED立式照明系统。

背景技术

LED立式照明系统具有环保无污染、耗电少、光效高、寿命长等特点，因此，LED立式照明系统成为节能改造的最佳选择。

LED立式照明系统与常规立式照明系统不同的是，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。

然而，LED立式照明系统一般建造在人行道旁边，与树木放置在一起，如果树木形成的树叶覆盖面积过大，不仅仅会影响LED立式照明系统的照明效果。

而且，大面积树叶在LED立式照明系统的长期照射下容易引起事故，例如，在秋天，如果LED立式照明系统长期照射大量枯叶，很有可能引起火灾，以及如果因为某些原因，LED立式照明系统存在一些暴露在外的电路线头，也可能点燃附近大面积的树叶，对LED立式照明系统以及过往行人和车辆造成不利影响。

为此，本发明提出了一种智能化LED立式照明系统，能够对每一个LED立式照明系统周围的树叶覆盖情况进行检测，以在检测出覆盖面积过大时，及时向相关管理部门发出报警，以便于相关管理部门采取相关措施，避免事故发生。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种智能化LED立式照明系统，将树叶检测系统搭建在每一个LED立式照明系统上，利用有针对性的高精度图像采集和识别设备对树叶的覆盖情况进行检测，并改造LED立式照明系统的供电结构，从而保障LED立式照明系统的正常用电。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化LED立式照明系统，所述照明系统设置在公园道路两侧用作路灯，包括摄像头、目标识别设备、灯架、LED灯管、AT89C51单片机和阀控密封式铅酸蓄电池，目标识别设备对摄像头拍摄的图像进行目标识别，AT89C51单片机与目标识别设备连接以根据目标识别设备的目标识别结果确定树叶干扰报警策略。

更具体地，在所述智能化LED立式照明系统中，还包括：无线通信电路，设置在灯架上，与AT89C51单片机连接，用于将树叶干扰报警信号无线转发到远端的园林管理服务器；移动硬盘，用于预先存储树叶灰度范围、树叶像素数量阈值、树叶面积阈值、黑白阈值和边缘像素数量阈值，所述黑白阈值用于对图像执行二值化处理；太阳能电池组件，设置在灯架上，具有电能输出接口，用于输出太阳能转换后的电能，电能输出接口包括输出正端和输出负端；同步Buck电路及其驱动模块，连接在电能输出接口和阀控密封式铅酸蓄电池之间，用于控制电能输出接口对阀控密封式铅酸蓄电池的充电；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，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；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；第一电容和第二电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第一电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第二电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第一电容的另一端连接第一电阻的另一端，第二电容的另一端连接第二电阻的另一端；第三电容，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；第一开关管，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，其两端分别与第一开关管的漏极和源极连接；第一防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第一开关管的漏极连接；第二开关管，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；第二防反二极管，其正端与第二开关管的源极连接；第四电容和第五电容，都并联在第二防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第三开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第三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，并联在第三开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第一电感，其一端与第三开关管的源极连接；第六电容和第七电容，都并联在第一电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；阀控密封式铅酸蓄电池，与同步Buck电路及其驱动模块连接，同时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；继电器，位于LED灯管和阀控密封式铅酸蓄电池之间，通过是否切断LED灯管和阀控密封式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AT89C51单片机之间，用于在AT89C51单片机的控制下，决定继电器的切断操作；摄像头，设置在灯架上，用于每隔预设时间对灯架附近进行拍摄，以获得高清灯架周围图像；图像预处理设备，与所述高清图像数据采集设备连接，用于对所述高清灯架周围图像依次执行自适应边缘增强和自适应递归滤波处理，以获得预处理图像；二值化处理设备，与图像预处理设备和移动硬盘分别连接，用于将预处理图像的每一个像素的亮度与黑白阈值分别比较，当像素的亮度大于黑白阈值时，将像素记为白色像素，当像素的亮度小于黑白阈值时，将像素记为黑色像素，从而获得二值化图像；列边缘检测设备，与二值化处理设备和移动硬盘分别连接，用于对二值化图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于边缘像素数量阈值的列记为边缘列；行边缘检测设备，与二值化处理设备和移动硬盘分别连接，用于对二值化图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于边缘像素数量阈值的行记为边缘行；目标分割设备，与列边缘检测设备和行边缘检测设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为目标存在区域，并二值化图像中分割出目标存在区域以作为目标子图像输出；目标识别设备，与目标分割设备和移动硬盘分别连接，将目标子图像中各个像素的灰度值与树叶灰度范围进行比较，当灰度值落在树叶灰度范围内的像素数量大于等于树叶像素数量阈值时，确定对应的目标子图像为树叶覆盖区域图像；AT89C51单片机，与目标识别设备和移动硬盘分别连接，当树叶覆盖区域图像的面积大于等于树叶面积阈值时，发出树叶干扰报警信号；其中，AT89C51单片机还与第二开关管的栅极和第三开关管的栅极分别连接，通过在第二开关管的栅极上施加PWM控制信号，确定第二开关管的通断，以控制风力发电机输出接口对阀控密封式铅酸蓄电池的充电的通断，还通过在第三开关管的栅极上施加占空比可调的PWM控制信号，以控制风力发电机输出接口对阀控密封式铅酸蓄电池的充电电压。