一种基于车辆通行产生风能发电的新型路灯照明装置

本发明是一种基于车辆通行产生风能发电的新型路灯照明装置，属于路灯照明领域。

背景技术：

近年来我国公路发展迅速，通车里程跃居世界第一，但其交通事故率不断上升，在夜间的交通事故率更是远超白天。夜里车行驶在公路上，除了车大灯和路面反光标志，基本看不到其他亮光，这让司机缺乏安全感。又因为路灯要用电，如果全路段都安装路灯，需要铺设电网，必然会是一笔不小的费用，目前这些电多数来自燃煤的火力发电，必然会增加碳排放。

截止2020年6月，全国机动车保有量达3.6亿辆，车辆通行过程中会产生风能，如果利用车辆通行产生的风能给高速路上的路灯供电，提高风力资源开发率，可大幅减少我国电力资源压力。

现有的路灯照明供电系统主要有以下两个问题，第一个问题是现有路灯照明系统主要是通过电网整体配电照明，铺设电网是需要消耗大量的人力物力，浪费资源；第二个问题是现有照明系统由电网配电，这些电多数来自燃煤的火力发电，资源利用率低，二氧化碳排放量高，且电网传输中会有电量损失，不利于环境的保护和资源的高效利用。

为解决上述问题，本发明采用风能发电与照明装置一体化设计，由蓄电池作为中间传导，避免了电网的铺设，节约资源；本发明是利用车辆通行产生风能发电，利用清洁能源发电，减少了化石燃料的燃烧，并且不存在电网传输中的电能损耗，利于环境的保护。

技术实现要素：

本发明克服现有技术的不足，所要解决的技术问题是提供一种基于车辆通行产生风能发电的新型路灯照明装置。

一种基于车辆通行产生风能发电的新型路灯照明装置包括照明装置、风力装置、扇叶装置、增速装置、发电装置以及控制装置。

其特征在于所述照明装置包括照明路灯杆、led照明路灯、太阳能板、蓄电池；所述led照明路灯固定在照明路灯杆前端，与蓄电池连接，所述太阳能板固定在照明路灯杆的上端，可在天气晴朗时辅助发电，增加储能，所述照明路灯杆，下端通过螺栓与螺母固定在上盖板上。

其特征在于所述风力装置包括上盖板、底座、底座支撑柱；所述底座支撑柱共有三根，下端通过螺栓安装在底座上，上端通过螺栓与上盖板连接，所述底座支撑柱上端通过螺栓安装在底座下端，下端通过螺栓地桩固定安装在地面上。

其特征在于所述扇叶装置包括上转动轴承、弧形扇叶主轴、弧形扇叶、下转动轴承；所述弧形扇叶主轴与弧形扇叶通过键固定连接，所述弧形扇叶主轴上端经由上传动轴承与上盖板连接，下端通过键与转动齿轮连接，末端经由下转动轴承与底座连接，车辆高速通行产生的风力使弧形扇叶旋转，其旋转带动转动齿轮转动，使风能转化为机械能。

其特征在于所述增速装置包括转动齿轮、加速齿轮以及齿轮盖；所述齿轮盖通过螺纹连接安装在底座上端，可遮挡外界杂物，保证增速装置正常运行，所述转动齿轮通过键与弧形扇叶轴连接，所述加速齿轮通过键与发电机输出轴连接，并与转动齿轮啮合，弧形扇叶旋转，转动齿轮转动，加速齿轮转动完成增速。

其特征在于所述发电装置包括发电机、蓄电池、电流控制模块；所述发电机安装在加速齿轮的下端，加速齿轮转动，发电机输出轴加速转动，发电机正常工作，发电机产生的电流和太阳能板产生的电流经电流控制模块，输入到蓄电池中，完成机械能到电能的转化。

所述控制装置包括stm32单片机，反馈模块，风速测量模块，温、湿度测量模块，以及车速测量模块。当蓄电池或照明路灯出现故障后，所述反馈模块向stm32单片机发出故障信号，stm32单片机接受并处理反馈信号将出现故障的信息通过5g网络远程传输到终端，所述风速测量模块，温、湿度测量模块，以及车速测量模块，所测信息由stm32单片机接受并处理并反馈给市政终端，更好地规划道路安全。

考虑到照明效果，照明路灯采用100wled市电专用灯头，照明灯杆为5米热镀锌灯杆。

考虑到车辆行驶产生风力范围和占地面积，一种基于车辆通行产生风能发电的新型路灯照明装置外观尺寸底座半径×高为250mm×1000mm。

上述太阳能板面积为400mm×400mm。

上述蓄电池为12v60ah的铅酸蓄电池。

考虑到车辆驶过产生的风力方向及其大小，弧形扇叶的弧度为π/3，弧面朝向来车方向。

考虑到增速效果，齿轮传动比为5：1。

考虑到电机工作效率，采用120v直流发电机。

本发明的与现有技术相比具有的有益效果是：本发明采用风能发电与照明装置一体化设计，由蓄电池作为中间传导，避免了电网的铺设，占地面积较小，节约土地资源，造价远远低于传统的大型风力发电机，且运输方便，组装简单；本发明是利用车辆通行产生风能发电，外附太阳能板在晴天可增加发电量，利用清洁能源发电，减少了化石燃料的燃烧，并且不存在电网传输中的电能损耗，利于环境的保护。

附图说明

图1是本发明的整体结构图。

图2是本发明的风力发电装置的结构图。

图3是本发明上盖板的结构图。

图4是本发明弧形扇叶结构图。

图5是本发明齿轮加速装置的结构图。

图6是本发明发电装置和控制装置的结构图。

其中：1、太阳能板，2、照明路灯，3、照明路灯杆，4、上盖板，5、上转动轴承，6、底座支撑柱，7、弧形扇叶，8、弧形扇叶主轴，9、齿轮盖，10、转动齿轮，11、加速齿轮，12、下转动轴承，13、底座，14、车速测量模块，15、风速测量模块，16、温，湿测量模块，17、反馈模块，18、电流控制模块，19、发电机，20、蓄电池，21、底座支撑柱，22、stm32单片机。

具体实施方式

如图1—图6所示，一种基于车辆通行产生风能发电的新型路灯照明装置包括照明装置、风力装置、扇叶装置、增速装置、发电装置以及控制装置。

其特征在于所述照明装置包括照明路灯杆3、led照明路灯2、太阳能板1、蓄电池20；所述led照明路灯2固定在照明路灯杆3前端，与蓄电池20连接，所述太阳能板1固定在照明路灯杆3的上端，可在天气晴朗时辅助发电，增加储能，所述照明路灯杆3，下端通过螺栓与螺母固定在上盖板4上。

其特征在于所述风力装置包括上盖板4、底座13、底座支撑柱6；所述底座支撑柱6共有三根，下端通过螺栓安装在底座13上，上端通过螺栓与上盖板4连接，所述底座支撑柱6上端通过螺栓安装在底座13下端，下端通过螺栓地桩固定安装在地面上。

其特征在于所述扇叶装置包括上转动轴承5、弧形扇叶主轴8、弧形扇叶7、下转动轴承12；所述弧形扇叶主轴8与弧形扇叶7通过键固定连接，所述弧形扇叶主轴8上端经由上传动轴承与上盖板4连接，下端通过键与转动齿轮10连接，末端经由下转动轴承12与底座13连接，车辆高速通行产生的风力使弧形扇叶7旋转，其旋转带动转动齿轮10转动，使风能转化为机械能。

其特征在于所述增速装置包括转动齿轮10、加速齿轮11以及齿轮盖9；所述齿轮盖9通过螺纹连接安装在底座13上端，可遮挡外界杂物，保证增速装置正常运行，所述转动齿轮10通过键与弧形扇叶主轴8连接，所述加速齿轮11通过键与发电机输出轴连接，并与转动齿轮10啮合，弧形扇叶7旋转，转动齿轮10转动，加速齿轮11转动完成增速。

其特征在于所述发电装置包括发电机19、蓄电池20、电流控制模块18；所述发电机19安装在加速齿轮11的下端，加速齿轮11转动，发电机19输出轴加速转动，发电机19正常工作，发电机19产生的电流和太阳能板1产生的电流经电流控制模块18，输入到蓄电池20中，完成机械能到电能的转化。

所述控制装置包括stm32单片机22，反馈模块17，风速测量模块15，温、湿度测量模块16，以及车速测量模块14。当蓄电池20或照明路灯2出现故障后，所述反馈模块17向stm32单片机22发出故障信号，stm32单片机22接受并处理反馈信号将出现故障的信息通过5g网络远程传输到终端，所述风速测量模块15，温、湿度测量模块16，以及车速测量模块14，所测信息由stm32单片机22接受并处理并反馈给市政终端，更好地规划道路安全。

考虑到照明效果，照明路灯2采用100wled市电专用灯头，照明灯杆3为5米热镀锌灯杆。

考虑到车辆行驶产生风力范围和占地面积，一种基于车辆通行产生风能发电的新型路灯照明装置外观尺寸底座13半径×高为250mm×1000mm。

上述太阳能板1面积为400mm×400mm。

上述蓄电池20为12v60ah的铅酸蓄电池。

考虑到车辆驶过产生的风力方向及其大小，弧形扇叶7的弧度为π/3，弧面朝向来车方向。

考虑到增速效果，齿轮传动比为5：1。

考虑到电机工作效率，采用120v直流发电机19。

使用本发明时，将本发明安装到道路两旁，车辆通行产生的风力，驱动弧形扇叶7转动，弧形扇叶主轴8带动转动齿轮10转动，完成风能向机械能的转换，转动齿轮10转动，加速齿轮11转动完成增速，加速齿轮11带动发电机主轴加速转动，使机械能转换为电能，完成发电过程，天气晴朗时，太阳能板11在阳光照射下产生电能，二者产生的电流经过电流控制模块18将电能存入蓄电池20中，在夜间由蓄电池20向led照明路灯2供电照明。当蓄电池20或照明路灯2出现故障后后，反馈模块17向stm32单片机22发出故障响应，stm32单片机22接受并处理故障信号将发生故障的信息通过5g远程传输给工作人员，由工作人员进行维护，保证本发明的正常运行。风速测量模块15，温、湿度测量模块16，以及车速测量模块14，可将所测信息通过反馈模块17反馈给市政终端，更好地规划道路安全。