公路环岛绿化带发电照明节水灌溉智能化一体式设备的制作方法

本发明涉及智能灌溉技术领域，特别是公路环岛绿化带发电照明节水灌溉智能化一体式设备。

背景技术：

大多数公路环岛设有绿化带，绝大多数绿化带的灌溉系统和环岛上的照明系统都是相互独立的，这往往导致灌溉与照明的操作变得复杂。且公路环岛晚上的照明需要消耗大量的电力，绿化带的灌溉也会消耗大量的水资源。因此利用太阳能风能雨水能进行发电储存后用于晚上的照明以达到节约用电的目的且雨水发电时收集的雨水也可以用以日后绿化带植被的灌溉提供水源。而在现在的实际应用中还未看见有相同的设备。

目前太阳能的最佳利用方式是利用光伏转换效应，将照射到多晶硅电池上的太阳热辐射能转换成电能。虽然太阳能是迄今为止最为安全、可靠、清洁的天然能源，但其受天气影响较为严重。在阴雨天气太阳能发电量会急剧下降，但公路环岛所需的电量并不会因天气不同而发生大的变化。而太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。白天太阳光最强时，风很小;晚上太阳落山后，由于地表温差变化大而风能加强。在夏季，太阳光强度大而风小;在冬季，太阳光强度弱而风大。它们在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有良好的匹配性。

因此为了让设备能给能够全天候稳定的输出电力，需要将风能与太阳能结合起来，形成互补发电系统。

有资料表明，我国的平均降雨量是650mm,由我国的国土面积可以推算出我国的原生水资源量约为6.24万亿m³/年。除自然蒸发与渗透外，我国雨水收集灌溉的潜力巨大而特别是在沿海地区雨水资源丰富，雨水收集灌溉前景更加可观。且在雨水收集利用的过程中可以将雨水下降是所携带的大量势能聚集起来带动发动机转轮发电。

技术实现要素：

本发明旨在解决天气变化对设备发电的不良影响并提供植被灌溉所需用水，同时简化公路照明与植被灌溉操作，提供一种公路环岛绿化带发电照明节水灌溉智能化一体式设备。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：公路环岛绿化带发电照明节水灌溉智能化一体式设备，包括发电组件、路灯杆、路灯、蓄水罐、中央控制器和滴灌带，所述发电组件安装在路灯杆上，所述发电组件包括光伏发电面板和蓄电池，光伏发电面板为单晶硅圆形太阳能面板，由四个板块组成，每个板块的下方安装有可伸缩支架，可伸缩支架的上端铰接在板块的下表面中心位置，下端铰接在路灯杆上，可伸缩支架能够调整板块的角度，并使得光伏发电面板形成能够收集雨水的漏斗形结构，路灯杆为中空结构，漏斗形结构与路灯杆连通，蓄水罐固定安装于路灯杆的下部，光伏发电面板与蓄电池连接，光伏发电面板所发的电储存在蓄电池内，路灯安装在板块的下表面上，蓄电池与路灯连接，滴灌带的一端与蓄水罐连接，另一端布设于公路环岛绿化带内，在滴灌带靠近蓄水罐的一端设有电磁阀，远离蓄水罐的一端布设有湿度传感器，中央控制器分别与可伸缩支架的控制端、蓄电池、电磁阀和湿度传感器连接。

进一步地，所述可伸缩支架为电动伸缩支架，电动伸缩支架与蓄电池电连接。

进一步地，所述路灯杆的顶部设有雨水滤网，漏斗形结构收集的雨水经过雨水滤网过滤后再进入蓄水罐内。

进一步地，所述路灯杆的上部内侧还安装有水轮发电机，水轮发电机与蓄电池连接，水轮发电机所发的电储存在蓄电池内。

进一步地，所述路灯杆的中部还安装有垂直轴式风力发电机，垂直轴式风力发电机与蓄电池连接，垂直轴式风力发电机所发的电储存在蓄电池内。

进一步地，所述水轮发电机为微型水轮发电机。

进一步地，所述蓄电池位于蓄水罐的顶部，中央控制器安装在蓄电池内部。

进一步地，所述蓄水罐的顶部设有启闭可控的罐盖，罐盖的控制端与中央控制器连接。

本发明具有以下优点：

1、该设备利用光伏能、风能、雨水势能这些易获取的自然能源发电，不需要外界提供电力且所用电能均为清洁能量，不仅可以缓解现有能源紧缺的压力而且还可以减少碳排放，十分环保，可以实现全天候电力的稳定输出与储备，以实现照明与灌溉用电的持续供应。

2、该设备可以将雨天的降水集中回收储存，可以解决以后干燥天气的时灌溉用水。在降雨丰富的季节可以实现不依赖外界供水。植被的灌溉方式为滴灌，可以提高雨水回收利用效率。而中央控制器通过太阳能发电效率与土壤含水量值时时计算蒸腾作用大小后再确定出植物生长所需最低土壤含水量，经过比对两种土壤含水量自动控制电磁阀启闭进行灌溉更大大的提高少有的雨水资源的灌溉效率，十分智能。

3、在每个滴灌带布设了土壤湿度传感器，解决了环岛中不同位置土壤湿度不均匀的问题，根据不同的土壤湿度，以不同的灌溉水量进行灌溉，保证每株植物拥有适宜的生长环境。

4、本设备利用中央控制器根据太阳能面板发电效率来确定不同地区光照强度不仅可以在光照不足的情况下自动打开路灯避免了像传统路灯采用在预设时间启闭以至于浪费电力的缺点而且可以通过伸缩支架来改变太阳能面板的形状以达到汇集雨水冲洗面板和发电的作用，十分智能。

5、当太阳光照强，中央控制器检测到光伏发电面板处于高效率发电状态时，光伏发电面板处于水平状态，而位于光伏发电面板下侧的路灯照射方向垂直向下，此时路灯处于关闭状态；当太阳光照弱，中央控制器检测到光伏发电面板处于低效率发电或未发电状态时，光伏发电面板处于倾斜状态，位于光伏发电面板下侧的路灯斜向照射在路面上，此时路灯处于开启状态。通过光照强弱来判断路灯的启闭，节能效果好。

附图说明

图1为本发明在日照强度不高或在夜晚的系统结构示意图；

图2为本发明在日照强度高即晴天的系统结构示意图；

图中：1-光伏发电面板，2-路灯杆，3-可伸缩支架，4-路灯，5-雨水滤网，6-水轮发电机，7-垂直轴式风力发电机，8-蓄水罐，9-蓄电池，10-滴灌带，11-电磁阀，12-湿度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1和图2所示，公路环岛绿化带发电照明节水灌溉智能化一体式设备，包括发电组件、路灯杆2、路灯4、蓄水罐8、中央控制器和滴灌带10，所述发电组件安装在路灯杆2上，所述发电组件包括光伏发电面板1和蓄电池9，光伏发电面板1为单晶硅圆形太阳能面板，由四个板块组成，每个板块的下方安装有可伸缩支架3，可伸缩支架3的上端铰接在板块的下表面中心位置，下端铰接在路灯杆2上，可伸缩支架3能够调整板块的角度，并使得光伏发电面板1形成能够收集雨水的漏斗形结构，光伏发电面板1的倾斜角度由路灯4的投射角度决定，可伸缩支架3的伸缩条件根据光伏发电面板1的发电效率来确定，当光伏发电面板1的发电效率没有达到储存的预设值时，也就意味着设备上空的光照不够充足，中央控制器便会控制可伸缩支架3伸长，光伏发电面板1抬起一定角度，路灯4利用蓄电池9的电力为道路提供照明，而当光伏发电面板1的发电效率达到第二个预设值（因为在相同的光照条件下，漏斗形的光伏面板的受光面积不如太阳能面板铺开是的受光面积大，所以第二个预设发电值将小于第一个预设发电值）之后，可伸缩支架3收缩，光伏发电面板1铺开，路灯4关闭，路灯杆2为中空结构，漏斗形结构与路灯杆2连通，蓄水罐8固定安装于路灯杆2的下部，光伏发电面板1与蓄电池9连接，光伏发电面板1所发的电储存在蓄电池9内，路灯4安装在板块的下表面上，蓄电池9与路灯4连接，滴灌带10的一端与蓄水罐8连接，另一端布设于公路环岛绿化带内，在滴灌带10靠近蓄水罐8的一端设有电磁阀11，远离蓄水罐8的一端布设有湿度传感器12，中央控制器分别与可伸缩支架3的控制端、蓄电池9、电磁阀11和湿度传感器12连接，湿度传感器12可以测量土壤含水量并将其传输到中央控制器，中央控制器会通过对太阳能发电电池的效率换算出当前植物的蒸腾作用大小以及在当前蒸腾作用大小下植物正常生长所需的最低土壤含水量再通过实际土壤含水量与计算出的最低土壤含水量标准进行比对后控制各个电磁阀11的启闭。当电磁阀11开启时以前收集的雨水便可以在蓄电池9提供的电力下通过滴灌带10对植物进行滴灌。滴灌的同时湿度传感器12亦会持续工作，当土壤含水量达到最低数值标准后电磁阀11关闭，滴灌结束。

作为优选地，所述可伸缩支架3为电动伸缩支架，电动伸缩支架与蓄电池9电连接，由蓄电池9供电，可伸缩支架3的伸缩不需要其它能源。

作为优选地，所述路灯杆2的顶部设有雨水滤网5，漏斗形结构收集的雨水经过雨水滤网5过滤后再进入蓄水罐8内，防止其它杂质进入蓄水罐8内，堵塞滴灌带10。

所述路灯杆2的上部内侧还安装有水轮发电机6，水轮发电机6与蓄电池9连接，水轮发电机6所发的电储存在蓄电池9内，作为优选地实施方案，所述水轮发电机6为微型水轮发电机，收集起来的雨水先通过雨水滤网5过滤后再利用雨水降落时所挟带的势能带动微型水轮机转动发电。

所述路灯杆2的中部还安装有垂直轴式风力发电机7，垂直轴式风力发电机7与蓄电池9连接，垂直轴式风力发电机7所发的电储存在蓄电池9内。

所述蓄电池9位于蓄水罐8的顶部，中央控制器安装在蓄电池9内部。

所述蓄水罐8的顶部设有启闭可控的罐盖，罐盖的控制端与中央控制器连接，当设备的中央控制器感应到微型水轮发电机开始持续工作输出电力时，便会控制蓄水罐8的罐盖开启，当中央控制器接收不到微型水轮机在持续工作的信号时，便会控制蓄水罐8的罐盖关闭以减少雨水在晴天里的蒸腾作用。

本发明的工作过程如下：当光照较强时，中央控制器控制光伏发电面板1处于水平状态，同时蓄水罐8顶部的罐盖关闭，光伏发电面板1所发的电储存在蓄电池9内。当光照较弱时，可能为阴雨天或强风天气，雨天时，中央控制器控制可伸缩支架3伸出，光伏发电面板1倾斜一定角度，形成漏斗形结构，辅助集雨，雨水可冲洗光伏发电面板1，并进入路灯杆2内，雨水的势能在水轮发电机6内进行发电，并将其所发的电储存在蓄电池9内，雨水顺着路灯杆2流道蓄水罐8中，当中央控制器接收不到水轮发电机6在持续工作的信号时，表示没有下雨，中央控制器控制罐盖关闭，防止蓄水罐8内收集的雨水产生蒸发作用。当有强风时，垂直轴式风力发电机7进行发电，并储存在蓄电池9内。蓄电池9所储存的电能用于可伸缩支架3的伸缩、路灯4的开启、电磁阀11的启闭以及蓄水罐8的罐盖的启闭。