多功能led路灯的制作方法
多功能led路灯的制作方法
【专利说明】多功能LED路灯
[0001 ] 本发明是申请号为2015106422904、申请日为2015年9月30日、发明名称为“多功能LED路灯”的专利的分案申请。
技术领域
[0002 ]本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种多功能LED路灯。
【背景技术】
[0003]现有技术中，为了躲避机场各种鸟类对飞机的危害，需要将鸟类与机场跑道完全隔离，然而，由于机场跑道一般建设在空旷的草坪附近，很吸引鸟类前往逗留，机场的驱鸟工作非常繁重。
[0004]相比较激光驱鸟和噪声定向驱鸟而言，在机场周围布置完全覆盖的鸟网，能够将各类飞鸟与机场跑道从物理上完全隔离，驱鸟效果更加干净和利索，缺点是，即使不存在飞鸟或飞鸟很少前往的区域，为防万一，还是需要铺开鸟网进行防范，同时需要安排人手定期前往视察，将困在鸟网上的飞鸟放逐，显然，这样的布置将浪费机场原本有限的人力和物力。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提出了一种多功能LED路灯，利用LED路灯分布广泛且分布均匀的特点，将布网设备搭建在供电充足的LED路灯平台上，在发现飞鸟时方铺设鸟网，从而减少人员的参与，节约机场的安保成本。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种多功能LED路灯，将包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网的布网设备放置在机场跑道附近的每一个LED路灯上，根据飞鸟存在情况自动铺设鸟网，同时设计了一套能够同时满足LED灯管和驱鸟设备供电需求的充电电路，提高了驱鸟和充电的智能化水平。
[0007]根据本发明的一方面，提供了一种多功能LED路灯，所述LED路灯包括拉网式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为拉网式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。
[0008]更具体地，在所述多功能LED路灯中，还包括:布网设备，包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网，网杆为两个竖杆，一个竖杆固定在灯架上，另一竖杆在网杆驱动设备的驱动下横向铺设或收回，鸟网位于两个竖杆之间，网杆驱动设备与网杆和驱动电机分别连接，用于基于网杆驱动信号为另一竖杆的横向铺设或收回提供动力，网杆驱动信号中包括了另一竖杆的铺设距离或收回距离;数据采集设备，设置在灯架顶部，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;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，设置在灯架上，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;太阳能电池，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和太阳能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，太阳能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能;第一防反二极管，并联在太阳能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部电极连接;第一开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与太阳能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连;第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接;第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间；第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接；第二开关管，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，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接;第一电感，其一端与第二开关管的源极连接;第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间；第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接;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;第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端;第七电容，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;第五开关管，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，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接;第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接;第三开关管，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;第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接;第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间;第四开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连;第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第二电感，其一端与第四开关管的源极连接;第十电容 和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；所述铅酸蓄电池，设置在灯架上，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，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十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，位于继电器和主控制器之间，用于在主控制器的控制下，决定继电器的切断操作;主控制器，与目标定位设备和网杆驱动设备连接，基于前方鸟类水平距离确定发送给网杆驱动设备的网杆驱动信号中的铺设距离；所述主控制器还与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制太阳能输出接口和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和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的ΡΒ?控制信号，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压。
[0009]更具体地，在所述多功能LED路灯中:主控制器为AT98C51单片机。
[0010]更具体地，在所述多功能LED路灯中: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分别采用不同的FPGA芯片来实现。
[0011]更具体地，在所述多功能LED路灯中: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被集成在同一块FPGA芯片中。
[0012]更具体地，在所述多功能LED路灯中:数据采集设备、模板存储设备和图像预处理设备被集成在同一块集成电路板上。
【附图说明】
[0013]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:
[0014]图1为根据本发明实施方案示出的多功能LED路灯的结构方框图。
[0015]图2为根据本发明实施方案示出的多功能LED路灯的布网设备的结构方框图。
[0016]附图标记:1铅酸蓄电池；2拉网式驱鸟子系统；3充电子系统;4驱动电机;5网杆驱动设备;6网杆;7鸟网
【具体实施方式】
[0017]下面将参照附图对本发明的多功能LED路灯的实施方案进行详细说明。
[0018]由于飞鸟撞击飞机的事故频出，且撞击后果严重，危害机组人员和乘客的人身安全，对机场和客机运营商带来巨大的经济损失，因而，如何高效、经济地驱鸟，将各种鸟类物理上与机场跑道隔离，是每一个机场管理方苦思的问题。
[0019]当前，常用的驱鸟方式大多采用人工排查的手段，例如，在肉眼发现有鸟类逗留时，安排人员使用激光笔扫描鸟的眼睛，或安全人员使用喇叭进行定向噪声播放，以迫使鸟类离开，但上述人工手段存在漏点，而且鸟类容易形成对激光和噪声的习惯，驱鸟效果不佳。
[0020]还有一种驱鸟手段是，在机场跑道周围整个区域拉开鸟网，将各种鸟类物理上与机场跑道隔离，这种方式效果不错，但也存在一定问题需要改善，例如，整个区域拉开鸟网带来的成本过高，以及还是需要安排人手定时检测鸟网是否损坏，以及检测是否有鸟类被困在网上。
[0021]为了克服上述不足，本发明搭建了一种多功能LED路灯，将包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网的布网设备放置在机场跑道附近的每一个LED路灯上，利用LED路灯分布广泛且分布均匀的特点，避免驱鸟出现漏点，同时，在检测到鸟类存在时方拉开鸟网，以及，搭建了一个适合任何天气环境下的可靠性充电电路，从而提高了整个装置的可靠性、经济性和自动化水准。
[0022]图1为根据本发明实施方案示出的多功能LED路灯的结构方框图，所述LED路灯包括拉网式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为拉网式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。
[0023]接着，继续对本发明的多功能LED路灯的具体结构进行进一步的说明。
[0024]如图2所示，所述LED路灯还包括:布网设备，包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网，网杆为两个竖杆，一个竖杆固定在灯架上，另一竖杆在网杆驱动设备的驱动下横向铺设或收回，鸟网位于两个竖杆之间，网杆驱动设备与网杆和驱动电机分别连接，用于基于网杆驱动信号为另一竖杆的横向铺设或收回提供动力，网杆驱动信号中包括了另一竖杆的铺设距离或收回距离。
[0025]所述LED路灯还包括:数据采集设备，设置在灯架顶部，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。
[0026]所述LED路灯还包括: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。
[0027]所述LED路灯还包括: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。
[0028]所述LED路灯还包括:风力发电机，设置在灯架上，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。
[0029]所述LED路灯还包括:太阳能电池，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和太阳能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，太阳能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能；第一防反二极管，并联在太阳能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部 电极连接;第一开关管，为一P沟增强型M0S管，其漏极与太阳能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连;第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接;第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间;第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接;第二开关管，为一 P沟增强型M0S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，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接;第一电感，其一端与第二开关管的源极连接;第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间；第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接。
[0030]所述LED路灯还包括: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;第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端;第七电容，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;第五开关管，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，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接;第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接;第三开关管，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;第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接;第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第四开关管，为一 P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连;第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第二电感，其一端与第四开关管的源极连接;第十电容和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；
[0031]所述LED路灯还包括:铅酸蓄电池，设置在灯架上，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，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十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，位于继电器和主控制器之间，用于在主控制器的控制下，决定继电器的切断操作。
[0032]所述LED路灯还包括:主控制器，与目标定位设备和网杆驱动设备连接，基于前方鸟类水平距离确定发送给网杆驱动设备的网杆驱动信号中的铺设距离。
[0033]所述主控制器还与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制太阳能输出接口和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和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的P丽控制信号，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压。
[0034]可选地，在所述多功能LED路灯中:主控制器为AT98C51单片机;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分别采用不同的FPGA芯片来实现;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被集成在同一块FPGA芯片中；数据采集设备、模板存储设备和图像预处理设备被集成在同一块集成电路板上。
[0035]另外，太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，缩写为PV)，简称光伏。
[0036]太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的实施太阳能电池则还处于萌芽阶段。
[0037]自20世纪58年代起，美国发射的人造卫星就已经利用太阳能电池作为能量的来源。20世纪70年代能源危机时，让世界各国察觉到能源开发的重要性。1973年发生了石油危机，人们开始把太阳能电池的应用转移到一般的民生用途上。在美国、日本和以色列等国家，已经大量使用太阳能装置，更朝商业化的目标前进。在这些国家中，美国于1983年在加州建立世界上最大的太阳能电厂，它的发电量可以高达16百万瓦特。南非、博茨瓦纳、纳米比亚和非洲南部的其他国家也设立专案，鼓励偏远的乡村地区安装低成本的太阳能电池发电系统。而推行太阳能发电最积极的国家首推日本。1994年日本实施补助奖励办法，推广每户3，000瓦特的“市电并联型太阳光电能系统”。在第一年，政府补助49%的经费，以后的补助再逐年递减。“市电并联型太阳光电能系统”是在日照充足的时候，由太阳能电池提供电能给自家的负载用，若有多余的电力则另行储存。当发电量不足或者不发电的时候，所需要的电力再由电力公司提供。到了 1996年，日本有2，600户装置太阳能发电系统，装设总容量已经有8百万瓦特。一年后，已经有9，400户装置，装设的总容量也达到了32百万瓦特。随着环保意识的高涨和政府补助金的制度，预估日本住家用太阳能电池的需求量，也会急速增加。
[0038]采用本发明的多功能LED路灯，针对现有技术中整体铺网驱鸟的成本过高的技术问题，以分布广泛且分布均匀的LED路灯为平台，加入包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网的布网设备，保证只有在识别到飞鸟存在的情况下才自动打开鸟网，同时，加入了一套综合利用太阳能和风能的充电子系统，满足LED路灯对驱鸟设备和照明设备的电力需求。
[0039]可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种多功能LED路灯，所述LED路灯包括拉网式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为拉网式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。2.如权利要求1所述的多功能LED路灯，其特征在于，所述LED路灯还包括: 布网设备，包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网，网杆为两个竖杆，一个竖杆固定在灯架上，另一竖杆在网杆驱动设备的驱动下横向铺设或收回，鸟网位于两个竖杆之间，网杆驱动设备与网杆和驱动电机分别连接，用于基于网杆驱动信号为另一竖杆的横向铺设或收回提供动力，网杆驱动信 号中包括了另一竖杆的铺设距离或收回距离； 数据采集设备，设置在灯架顶部，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； 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，设置在灯架上，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； 太阳能电池，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和太阳能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，太阳能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能； 第一防反二极管，并联在太阳能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部电极连接； 第一开关管，为一 P沟增强型MOS管，其漏极与太阳能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连； 第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接； 第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间； 第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接； 第二开关管，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，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接； 第一电感，其一端与第二开关管的源极连接； 第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间； 第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接； 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； 第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端； 第七电容，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； 第五开关管，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，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接； 第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接； 第三开关管，为一 P沟增强型M0S管，其漏极与滤波稳压电路的正端连接，其衬底与源极相连； 第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接； 第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间； 第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间； 第四开关管，为一 P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连； 第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间； 第二电感，其一端与第四开关管的源极连接； 第十电容和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间； 第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间； 所述铅酸蓄电池，设置在灯架上，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，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十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，位于继电器和主控制器之间，用于在主控制器的控制下，决定继电器的切断操作； 主控制器，与目标定位设备和网杆驱动设备连接，基于前方鸟类水平距离确定发送给网杆驱动设备的网杆驱动信号中的铺设距离;所述主控制器还与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制太阳能输出接口和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和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的ΠΜ控制信号，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压； 主控制器为AT98C51单片机； 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分别采用不同的FPGA芯片来实现。
【专利摘要】本发明涉及一种多功能LED路灯，包括拉网式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为拉网式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。通过本发明，能够在任何天气下保证LED路灯的电力供应，同时智能化的网式驱鸟子系统的设计提高了驱鸟的效率。
【IPC分类】F21W131/103, F21S9/03, F21Y115/10, F21S9/04, F21V33/00, F21V23/00
【公开号】CN105485611
【申请号】CN201510998971
【发明人】孙霞
【申请人】孙霞
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月30日
【公告号】CN105135338A
【专利说明】多功能LED路灯
[0001 ] 本发明是申请号为2015106422904、申请日为2015年9月30日、发明名称为“多功能LED路灯”的专利的分案申请。
技术领域
[0002 ]本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种多功能LED路灯。
【背景技术】
[0003]现有技术中，为了躲避机场各种鸟类对飞机的危害，需要将鸟类与机场跑道完全隔离，然而，由于机场跑道一般建设在空旷的草坪附近，很吸引鸟类前往逗留，机场的驱鸟工作非常繁重。
[0004]相比较激光驱鸟和噪声定向驱鸟而言，在机场周围布置完全覆盖的鸟网，能够将各类飞鸟与机场跑道从物理上完全隔离，驱鸟效果更加干净和利索，缺点是，即使不存在飞鸟或飞鸟很少前往的区域，为防万一，还是需要铺开鸟网进行防范，同时需要安排人手定期前往视察，将困在鸟网上的飞鸟放逐，显然，这样的布置将浪费机场原本有限的人力和物力。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提出了一种多功能LED路灯，利用LED路灯分布广泛且分布均匀的特点，将布网设备搭建在供电充足的LED路灯平台上，在发现飞鸟时方铺设鸟网，从而减少人员的参与，节约机场的安保成本。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种多功能LED路灯，将包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网的布网设备放置在机场跑道附近的每一个LED路灯上，根据飞鸟存在情况自动铺设鸟网，同时设计了一套能够同时满足LED灯管和驱鸟设备供电需求的充电电路，提高了驱鸟和充电的智能化水平。
[0007]根据本发明的一方面，提供了一种多功能LED路灯，所述LED路灯包括拉网式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为拉网式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。
[0008]更具体地，在所述多功能LED路灯中，还包括:布网设备，包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网，网杆为两个竖杆，一个竖杆固定在灯架上，另一竖杆在网杆驱动设备的驱动下横向铺设或收回，鸟网位于两个竖杆之间，网杆驱动设备与网杆和驱动电机分别连接，用于基于网杆驱动信号为另一竖杆的横向铺设或收回提供动力，网杆驱动信号中包括了另一竖杆的铺设距离或收回距离;数据采集设备，设置在灯架顶部，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;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，设置在灯架上，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;太阳能电池，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和太阳能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，太阳能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能;第一防反二极管，并联在太阳能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部电极连接;第一开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与太阳能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连;第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接;第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间；第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接；第二开关管，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，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接;第一电感，其一端与第二开关管的源极连接;第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间；第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接;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;第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端;第七电容，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;第五开关管，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，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接;第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接;第三开关管，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;第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接;第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间;第四开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连;第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第二电感，其一端与第四开关管的源极连接;第十电容 和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；所述铅酸蓄电池，设置在灯架上，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，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十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，位于继电器和主控制器之间，用于在主控制器的控制下，决定继电器的切断操作;主控制器，与目标定位设备和网杆驱动设备连接，基于前方鸟类水平距离确定发送给网杆驱动设备的网杆驱动信号中的铺设距离；所述主控制器还与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制太阳能输出接口和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和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的ΡΒ?控制信号，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压。
[0009]更具体地，在所述多功能LED路灯中:主控制器为AT98C51单片机。
[0010]更具体地，在所述多功能LED路灯中: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分别采用不同的FPGA芯片来实现。
[0011]更具体地，在所述多功能LED路灯中: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被集成在同一块FPGA芯片中。
[0012]更具体地，在所述多功能LED路灯中:数据采集设备、模板存储设备和图像预处理设备被集成在同一块集成电路板上。
【附图说明】
[0013]以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中:
[0014]图1为根据本发明实施方案示出的多功能LED路灯的结构方框图。
[0015]图2为根据本发明实施方案示出的多功能LED路灯的布网设备的结构方框图。
[0016]附图标记:1铅酸蓄电池；2拉网式驱鸟子系统；3充电子系统;4驱动电机;5网杆驱动设备;6网杆;7鸟网
【具体实施方式】
[0017]下面将参照附图对本发明的多功能LED路灯的实施方案进行详细说明。
[0018]由于飞鸟撞击飞机的事故频出，且撞击后果严重，危害机组人员和乘客的人身安全，对机场和客机运营商带来巨大的经济损失，因而，如何高效、经济地驱鸟，将各种鸟类物理上与机场跑道隔离，是每一个机场管理方苦思的问题。
[0019]当前，常用的驱鸟方式大多采用人工排查的手段，例如，在肉眼发现有鸟类逗留时，安排人员使用激光笔扫描鸟的眼睛，或安全人员使用喇叭进行定向噪声播放，以迫使鸟类离开，但上述人工手段存在漏点，而且鸟类容易形成对激光和噪声的习惯，驱鸟效果不佳。
[0020]还有一种驱鸟手段是，在机场跑道周围整个区域拉开鸟网，将各种鸟类物理上与机场跑道隔离，这种方式效果不错，但也存在一定问题需要改善，例如，整个区域拉开鸟网带来的成本过高，以及还是需要安排人手定时检测鸟网是否损坏，以及检测是否有鸟类被困在网上。
[0021]为了克服上述不足，本发明搭建了一种多功能LED路灯，将包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网的布网设备放置在机场跑道附近的每一个LED路灯上，利用LED路灯分布广泛且分布均匀的特点，避免驱鸟出现漏点，同时，在检测到鸟类存在时方拉开鸟网，以及，搭建了一个适合任何天气环境下的可靠性充电电路，从而提高了整个装置的可靠性、经济性和自动化水准。
[0022]图1为根据本发明实施方案示出的多功能LED路灯的结构方框图，所述LED路灯包括拉网式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为拉网式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。
[0023]接着，继续对本发明的多功能LED路灯的具体结构进行进一步的说明。
[0024]如图2所示，所述LED路灯还包括:布网设备，包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网，网杆为两个竖杆，一个竖杆固定在灯架上，另一竖杆在网杆驱动设备的驱动下横向铺设或收回，鸟网位于两个竖杆之间，网杆驱动设备与网杆和驱动电机分别连接，用于基于网杆驱动信号为另一竖杆的横向铺设或收回提供动力，网杆驱动信号中包括了另一竖杆的铺设距离或收回距离。
[0025]所述LED路灯还包括:数据采集设备，设置在灯架顶部，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。
[0026]所述LED路灯还包括: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。
[0027]所述LED路灯还包括: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。
[0028]所述LED路灯还包括:风力发电机，设置在灯架上，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。
[0029]所述LED路灯还包括:太阳能电池，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和太阳能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，太阳能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能；第一防反二极管，并联在太阳能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部 电极连接;第一开关管，为一P沟增强型M0S管，其漏极与太阳能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连;第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接;第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间;第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接;第二开关管，为一 P沟增强型M0S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，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接;第一电感，其一端与第二开关管的源极连接;第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间；第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接。
[0030]所述LED路灯还包括: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;第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端;第七电容，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;第五开关管，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，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接;第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接;第三开关管，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;第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接;第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第四开关管，为一 P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连;第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第二电感，其一端与第四开关管的源极连接;第十电容和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；
[0031]所述LED路灯还包括:铅酸蓄电池，设置在灯架上，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，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十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，位于继电器和主控制器之间，用于在主控制器的控制下，决定继电器的切断操作。
[0032]所述LED路灯还包括:主控制器，与目标定位设备和网杆驱动设备连接，基于前方鸟类水平距离确定发送给网杆驱动设备的网杆驱动信号中的铺设距离。
[0033]所述主控制器还与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制太阳能输出接口和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和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的P丽控制信号，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压。
[0034]可选地，在所述多功能LED路灯中:主控制器为AT98C51单片机;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分别采用不同的FPGA芯片来实现;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被集成在同一块FPGA芯片中；数据采集设备、模板存储设备和图像预处理设备被集成在同一块集成电路板上。
[0035]另外，太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。它只要被光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，缩写为PV)，简称光伏。
[0036]太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的实施太阳能电池则还处于萌芽阶段。
[0037]自20世纪58年代起，美国发射的人造卫星就已经利用太阳能电池作为能量的来源。20世纪70年代能源危机时，让世界各国察觉到能源开发的重要性。1973年发生了石油危机，人们开始把太阳能电池的应用转移到一般的民生用途上。在美国、日本和以色列等国家，已经大量使用太阳能装置，更朝商业化的目标前进。在这些国家中，美国于1983年在加州建立世界上最大的太阳能电厂，它的发电量可以高达16百万瓦特。南非、博茨瓦纳、纳米比亚和非洲南部的其他国家也设立专案，鼓励偏远的乡村地区安装低成本的太阳能电池发电系统。而推行太阳能发电最积极的国家首推日本。1994年日本实施补助奖励办法，推广每户3，000瓦特的“市电并联型太阳光电能系统”。在第一年，政府补助49%的经费，以后的补助再逐年递减。“市电并联型太阳光电能系统”是在日照充足的时候，由太阳能电池提供电能给自家的负载用，若有多余的电力则另行储存。当发电量不足或者不发电的时候，所需要的电力再由电力公司提供。到了 1996年，日本有2，600户装置太阳能发电系统，装设总容量已经有8百万瓦特。一年后，已经有9，400户装置，装设的总容量也达到了32百万瓦特。随着环保意识的高涨和政府补助金的制度，预估日本住家用太阳能电池的需求量，也会急速增加。
[0038]采用本发明的多功能LED路灯，针对现有技术中整体铺网驱鸟的成本过高的技术问题，以分布广泛且分布均匀的LED路灯为平台，加入包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网的布网设备，保证只有在识别到飞鸟存在的情况下才自动打开鸟网，同时，加入了一套综合利用太阳能和风能的充电子系统，满足LED路灯对驱鸟设备和照明设备的电力需求。
[0039]可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种多功能LED路灯，所述LED路灯包括拉网式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为拉网式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。2.如权利要求1所述的多功能LED路灯，其特征在于，所述LED路灯还包括: 布网设备，包括网杆、网杆驱动设备、驱动电机和鸟网，网杆为两个竖杆，一个竖杆固定在灯架上，另一竖杆在网杆驱动设备的驱动下横向铺设或收回，鸟网位于两个竖杆之间，网杆驱动设备与网杆和驱动电机分别连接，用于基于网杆驱动信号为另一竖杆的横向铺设或收回提供动力，网杆驱动信 号中包括了另一竖杆的铺设距离或收回距离； 数据采集设备，设置在灯架顶部，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； 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，设置在灯架上，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； 太阳能电池，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和太阳能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，太阳能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能； 第一防反二极管，并联在太阳能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部电极连接； 第一开关管，为一 P沟增强型MOS管，其漏极与太阳能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连； 第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接； 第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间； 第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接； 第二开关管，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，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接； 第一电感，其一端与第二开关管的源极连接； 第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间； 第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接； 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； 第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端； 第七电容，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； 第五开关管，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，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接； 第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接； 第三开关管，为一 P沟增强型M0S管，其漏极与滤波稳压电路的正端连接，其衬底与源极相连； 第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接； 第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间； 第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间； 第四开关管，为一 P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连； 第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间； 第二电感，其一端与第四开关管的源极连接； 第十电容和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间； 第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间； 所述铅酸蓄电池，设置在灯架上，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，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十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，位于继电器和主控制器之间，用于在主控制器的控制下，决定继电器的切断操作； 主控制器，与目标定位设备和网杆驱动设备连接，基于前方鸟类水平距离确定发送给网杆驱动设备的网杆驱动信号中的铺设距离;所述主控制器还与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制太阳能输出接口和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和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的ΠΜ控制信号，以分别控制太阳能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压； 主控制器为AT98C51单片机； 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分别采用不同的FPGA芯片来实现。
【专利摘要】本发明涉及一种多功能LED路灯，包括拉网式驱鸟子系统、充电子系统和铅酸蓄电池，充电子系统为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为拉网式驱鸟子系统和LED灯管提供电力供应。通过本发明，能够在任何天气下保证LED路灯的电力供应，同时智能化的网式驱鸟子系统的设计提高了驱鸟的效率。
【IPC分类】F21W131/103, F21S9/03, F21Y115/10, F21S9/04, F21V33/00, F21V23/00
【公开号】CN105485611
【申请号】CN201510998971
【发明人】孙霞
【申请人】孙霞
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月30日
【公告号】CN105135338A
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