[发明专利]智能型太阳能LED路灯

说明书

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种智能型太阳能LED路灯。

背景技术

飞鸟对起飞和降落的飞机有着极大的杀伤力，是机场方面主要防范的对象之一。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，本发明提供了一种智能型太阳能LED路灯，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，本发明提供了一种智能型太阳能LED路灯，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，提供了一种智能型太阳能LED路灯，设置在机场跑道附近，所述LED路灯包括LED灯管、噪声发射设备、太阳能电板和铅酸蓄电池，太阳能电板为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为噪声发射设备和LED灯管提供电力供应。

更具体地，在所述智能型太阳能LED路灯中，还包括：噪声发射设备，设置在旋转机构上，与ARM11处理芯片连接，用于在ARM11处理芯片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；太阳能电板，设置在灯架顶部，具有电能输出接口，用于输出太阳能电板将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；第六防反二极管，其正端与电能输出接口的输出正端连接；第八电容，并联在第六防反二极管的负端和电能输出接口的输出负端之间；第四开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第六防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；第七防反二极管，并联在第四开关管的源极和电能输出接口的输出负端之间；第一电感，其一端与第四开关管的源极连接；第九电容，并联在第一电感的另一端和电能输出接口的输出负端之间；熔断器，其一端与第一电感的另一端连接，另一端与铅酸蓄电池的正极连接；电压检测器，用于实时检测铅酸蓄电池的充电电压；电流检测器，用于实时检测铅酸蓄电池的充电电流；太阳能充电控制器，与电能输出接口、铅酸蓄电池、电压检测器和电流检测器分别连接，在检测到电能输出接口对铅酸蓄电池供电时，当接收到的充电电压小于预设电压阈值时，采用恒流充电方式对铅酸蓄电池进行充电，当接收到的充电电压大于等于预设电压阈值且接收到的充电电流大于等于预设电流阈值时，采用恒压充电方式对铅酸蓄电池进行充电，当接收到的充电电压大于等于预设电压阈值且接收到的充电电流小于预设电流阈值时，采用浮充充电方式对铅酸蓄电池进行充电；升力风机主结构，设置在灯架顶部，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；第三电阻和第四电阻，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第三电阻的一端连接滤波稳压电路的正端，第四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；第五电阻，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，并联在第三开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第二电感，其一端与第三开关管的源极连接；第六电容和第七电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第五防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；铅酸蓄电池，其正极与熔断器的另一端连接，其负极与电能输出接口的输出负端，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ARM11处理芯片之间，用于在ARM11处理芯片的控制下，决定继电器的切断操作；ARM11处理芯片，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；ARM11处理芯片还与第一开关管的栅极和第二开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极上施加PWM控制信号，确定第一开关管的通断，以控制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铅酸蓄电池的充电电压。