[发明专利]智能化LED立式照明系统

权利要求书

1.一种智能化LED立式照明系统，设置在公园道路两侧用作路灯， 所述照明系统包括摄像头、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。

2.如权利要求1所述的智能化LED立式照明系统，其特征在于，所 述照明系统还包括：

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；

风力发电机设置在灯架上；

无线通信电路为GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口中的一 种。