一种自适应供电河道景观照明灯及方法与流程

1.本发明涉及一种自适应供电河道景观照明灯及方法，属景观照明技术领域。


背景技术：

2.目前河道管理及装饰美化中，尤其式流经城市内河道，景观照明灯是当前重要的景观装饰设备，在实际的使用中，当前开发了大量的河道用景观照明设施或设备，但在实际工作中发现，当前所使用的河道景观灯设备运行时均需要耗费大量的电能，从而增加了城市电能供给负担，也增加了河道景观照明系统运行的成本，针对这一问题，当前也开发了一些运行能耗相对较低的的景观灯设备，如专利申请号为“201821955477.5”的“城市河道景观灯装置”、专利申请号为“202021079928.0”的“一种低碳节能的河道动态花灯”专利申请号为“201110124532.2”的“城市河道污水的甲烷沼气沿河道沼气路灯”及专利申请号为“201420375086.1”的“一种坡面径流发电蓄水与景观河道供能系统”等设备，但依然在节能降耗方面效果不明显，且系统结构复杂，并易受到自然环境、河道结构等因素影响，而造成河道照明系统依然存在运行成本高，使用灵活性通用性差的缺陷；同在运行时对河道自然资源、河流径流及水文资料也缺乏有效的检测预警能力，从而导致在进行河道日常监控管理中，另需涉资诸如水位传感器、水位尺、水质传感器等设备及系统在内的监控系统，因此进一步增了河道管理工作的难度及成本，且传统的水位传感器等设备在运行时，往往需要设置诸如浮块等结构，而浮块结构往往极易受到河道淤泥等因素影响而导致设备故障、检测精度差等缺陷，易对河道河流水质、洪水情况发生误判。
3.因此针对这一问题，迫切需要开发一种自适应供电河道景观照明灯系统及运行方法，以满足实际使用的需要。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术上的不足，本发明提供一种自适应供电河道景观照明灯及方法。
5.一种自适应供电河道景观照明灯，包括光伏发电板、承载底座、导向柱、浮台、照明灯头、电控盒、涡轮发电机、调节弹簧、压力传感器、调节螺帽、驱动电路，承载底座为横断面呈矩形板状结构，其上端面与至少两条导向柱连接并垂直分布，各导向柱间相互平行分布并环绕承载底座轴线均布，浮台位于承载底座正上方并与承载底座同轴分布，浮台另包覆在各导向柱外并与导向柱间滑动连接，导向柱上端面与一个调节螺帽连接，调节螺帽下端面通过调节弹簧与浮台上端面相抵，调节螺帽包覆在导向柱外，与导向柱同轴分布，且调节弹簧下端面与浮台上端面通过压力传感器连接，涡轮发电机至少一个，与浮台连接并位于承载底座、浮台之间位置，且涡轮发电机轴线与水平面呈0
°
—90
°
夹角，并位于相邻两导向柱之间位置，浮台上表面设至少一个照明灯头和若干光伏发电板，且光伏发电板、照明灯头、涡轮发电机及压力传感器均与驱动电路电气连接，驱动电路嵌于电控盒内，且所述电控盒嵌于浮台内。
6.进一步的，所述的承载底座为横断面呈矩形、“h”字形槽状结构、“凵”字形槽状结构及“冂”字形槽状结构中的任意一种，所述承载底座下端面另设至少三条环绕承载底座轴线均布的定位锚杆，所述定位锚杆上端面与承载底座下端面铰接，并呈0
°
—90
°
夹角。
7.进一步的，所述的导向柱为轴向截面呈矩形的空心腔体结构，且所述导向柱内设若干沿其轴线从上向下分布的驱动磁体，且相邻两个驱动磁体间通过隔磁衬板隔离，所述驱动磁体对应的导向柱长度为导向柱总长度的50%—80%，并位于承载底座上方。
8.进一步的，所述的浮台包括承载龙骨、主浮块、辅助浮块、导向套、励磁线圈、流量传感器、水质传感器、驱动水轮、永磁发电机，所述主浮块上表面及下表面均与一个承载龙骨连接并与承载龙骨同轴分布，所述辅助浮块若干，通过承载龙骨与主浮块连接，且各辅助浮块对称分布主浮块左侧面和右侧面，并与主浮块侧表面平行分布，所述辅助浮块之间及辅助浮块与主浮块之间设与主浮块前端面垂直分布的导流槽，所述导流槽内设至少两个沿导流槽轴线方向分布的驱动水轮和至少一个流量传感器及水质传感器，各驱动水轮均通过传动轴与一个永磁发电机连接，所述永磁发电机分别嵌于主浮块、辅助浮块内，相互并联并与驱动电路电气连接，且永磁发电机对应的主浮块、辅助浮块均设密闭腔体结构的发电室，所述流量传感器、水质传感器均与去驱动电路电气连接，所述主浮块、辅助浮块均设至少一条与其上端面垂直分布的安装孔，每条安装孔内均设一个与其同轴分布的导向套，所述导向套为轴向截面呈矩形的空心柱状结构，且每个导向套包覆在一条导向柱外并与导向柱同轴分布，所述导向套上端面比主浮块、辅助浮块上端面高0—50毫米，下端面超出主浮块、辅助浮块下端面至少50毫米，且导向套长度不小于导向柱长度的1/5，所述导向套侧壁设至少两个与导向套同轴分布的励磁腔，各励磁腔均沿导向套轴线方向从上向下分布，同时每个励磁腔内均设至少一个励磁线圈，且励磁腔总高度不小于导向套高度的80%，所述励磁线圈为与励磁腔同轴分布的圆弧结构，各励磁线圈间相互并联，并与驱动电路电气连接。
9.进一步的，所述的主浮块为横断面呈矩形的板状结构，主浮块内设一个承载腔，且电控盒嵌于承载腔并位于浮台重心位置，所述主浮块下端面另通过至少两条环绕主浮块轴线均布的柔性连接带与承载底座上端面连接，所述辅助浮块为横断面呈矩形、圆形及多边形条状结构中的任意一种，且辅助浮块与主浮块前端面及相邻两辅助浮块前端面间的间距为后端面间间距的0—5倍，且所述主浮块、辅助浮块前端面设导流机构，所述导流机构分别包覆在各主浮块、辅助浮块及导流槽前端面外，且导流机构与各导流槽间同轴分布。
10.进一步的，所述的导流机构包括导向轨、滑块、导流板、过滤网、弹性铰链、挡块及调节弹簧，所述导向轨为横断面呈“凵”字形槽状结构，嵌于主浮块、辅助浮块前端面并对称分布在主浮块、辅助浮块上端面及下端面位置，且导流槽对应的导向轨内均设一个挡块，所述过滤网分别与主浮块、辅助浮块上端面及下端面位置的导向轨外表面连接并嵌于导流槽内，并与导流槽同轴分布，所述导流板为横断面呈矩形的板状结构，且每两个导流板前端面间通过弹性铰链铰接，并构成等腰三角形结构的引流组，且各导流板后端面均通过弹性铰链与滑块铰接，并通过滑块分别与主浮块、辅助浮块上端面及下端面位置的导向轨滑动连接，所述主浮块、辅助浮块前端面均设一个引流组，引流组对应的导流板外侧面与导流槽侧壁间间距为0至其所连接的主浮块、辅助浮块宽度的1/3，所述滑块后端面嵌于导向轨内，并通过调节弹簧与挡块连接。
11.进一步的，所述的导向套下端面设至少两个刮板，所述刮板为与导向柱同轴分布
的圆弧板状结构，各刮板环绕导向柱轴线均布，且所述刮板上端面通过弹性铰链与导向套下端面铰接，下端面与导向柱外表面相抵并滑动连接，且刮板外侧面与导向柱轴线呈30
°
—60
°
夹角，所述导向套外表面设一个弹性铰链，并通过弹性铰链与涡轮发电机外表面铰接。
12.进一步的，所述的驱动电路包括基于fpga芯片为基础的主控电路，另设逆变电路、整流电路、无线数据通讯电路、充放电控制电路、储能蓄电池、串口通讯端子、无线数据通讯天线、电源接线端子，所述基于fpga芯片为基础的主控电路分别与无线数据通讯电路、充放电控制电路、逆变电路、整流电路电气连接，所述充放电控制电路另通过逆变电路、整流电路分别与电源接线端子及储能蓄电池电气连接，所述无线数据通讯电路另与无线数据通讯天线电气连接，所述串口通讯端子、无线数据通讯天线、电源接线端子均至少一个并嵌于电控盒外表面，其中所述串口通讯端子和电源接线端子另分别与光伏发电板、浮台、照明灯头、涡轮发电机、压力传感器电气连接。
13.一种自适应供电河道景观照明灯为基础的照明系统运行方法，如下步骤：s1，系统配置，首先对光伏发电板、承载底座、导向柱、浮台、照明灯头、电控盒、涡轮发电机、调节弹簧、压力传感器、调节螺帽、驱动电路进行组装，得到河道景观照明灯，然后根据河道深度、宽度、水文条件及景观照明得需要，设定景观照明所需河道景观照明灯数量及安装位置，并在河道河岸处设逆变控制系统、环网配电柜系统及基于大数据为基础的供电管理服务器；s2，系统设置，首先将各河道景观照明灯通过承载底座的定位锚杆进行初步安装定位，然后通过调节螺帽调整调整导向柱上端面与浮台上端面间间距，使浮台在水体浮力驱动下漂浮在水面，同时调整涡轮发电机轴线与当前位置水流方向呈0
°
—60
°
夹角，最后将各河道景观照明灯通过河岸处设的逆变控制系统与环网配电柜系统电气连接，同时通过通讯网络与基于大数据为基础的供电管理服务器建立数据连接；同时在基于大数据为基础的供电管理服务器设置河道景观照明灯照明方案及各河道景观照明灯对应河道位置常年水位、水质资料；s3，运行作业，完成步骤后，在由基于大数据为基础的供电管理服务器根据s2步骤设定的照明方案驱动各河道景观照明灯照明作业时；一方面水流驱动涡轮发电机发电运行、由光伏发电板进行光伏发电运行、由浮台内设置的驱动水轮、永磁发电机配合在水流驱动下发电运行、在河道水面波浪驱动下，浮台导向套内的励磁线圈沿导向柱升降往复运动，并在升降往复运动中励磁线圈做切割磁感线运行，实现发电作业，为河道景观照明灯运行提供电能供给，同时另将多余电能通过环网配电柜系统返回外部供电电网；另一方面通过浮台设置的流量传感器、水质传感器，实现河道流量和水质检测；通过压力传感器检测浮台随河道水位面上升时的压力进行检测，通过检测压力值变化实现河道水位检测作业。
14.本发明较传统河道照明设备，在满足灵活调整照明方案，提高造命灵活性、环境适应性及美观性的同时，一方面可同步实现对河道的水质、水位同步检测，可有效对河流水质变化及洪水洪峰过境进行有效的预警；另一方面在运行时，可有效的提高对自燃能综合回收利用率，在有效降低景观照明系统运行能耗的同时，另可对外部电网进行辅助电能输送供给，进一步提高能源综合利用率并在缓解城市景观照明运行能耗、降低运行成本的同时，另可有效的缓解城市电能供给紧张情况。
附图说明
15.下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；图1为本发明系统局部结构示意图；图2为本发明系统俯视局部结构示意图；图3为导流机构局部结构示意图；图4为电控盒局部结构示意图；图5为本发明方法流程示意图。
具体实施方式
16.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于施工，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
17.如图1—4所示，一种自适应供电河道景观照明灯，包括光伏发电板1、承载底座2、导向柱3、浮台4、照明灯头5、电控盒6、涡轮发电机7、调节弹簧8、压力传感器9、调节螺帽10、驱动电路11，承载底座1为横断面呈矩形板状结构，其上端面与至少两条导向柱3连接并垂直分布，各导向柱3间相互平行分布并环绕承载底座2轴线均布，浮台4位于承载底座2正上方并与承载底座2同轴分布，浮台4另包覆在各导向柱3外并与导向柱3间滑动连接，导向柱3上端面与一个调节螺帽10连接，调节螺帽10下端面通过调节弹簧8与浮台4上端面相抵，调节螺帽10包覆在导向柱3外，与导向柱3同轴分布，且调节弹簧8下端面与浮台4上端面通过压力传感器9连接，涡轮发电机7至少一个，与浮台4连接并位于承载底座2、浮台4之间位置，且涡轮发电机7轴线与水平面呈0
°
—90
°
夹角，并位于相邻两导向柱3之间位置，浮台4上表面设至少一个照明灯头5和若干光伏发电板1，且光伏发电板1、照明灯头5、涡轮发电机7及压力传感器9均与驱动电路11电气连接，驱动电路11嵌于电控盒6内，且所述电控盒6嵌于浮台4内。
18.本实施例中，所述的承载底座为横断面呈矩形、“h”字形槽状结构、“凵”字形槽状结构及“冂”字形槽状结构中的任意一种，所述承载底座下端面另设至少三条环绕承载底座轴线均布的定位锚杆，所述定位锚杆上端面与承载底座下端面铰接，并呈0
°
—90
°
夹角。
19.本实施例中，所述的导向柱3为轴向截面呈矩形的空心腔体结构，且所述导向柱3内设若干沿其轴线从上向下分布的驱动磁体12，且相邻两个驱动磁体12间通过隔磁衬板13隔离，所述驱动磁体12对应的导向柱3长度为导向柱3总长度的50%—80%，并位于承载底座2上方。
20.重点说明的，所述的浮台4包括承载龙骨41、主浮块42、辅助浮块43、导向套44、励磁线圈45、流量传感器46、水质传感器47、驱动水轮48、永磁发电机49，所述主浮块42上表面及下表面均与一个承载龙骨41连接并与承载龙骨41同轴分布，所述辅助浮块43若干，通过承载龙骨41与主浮块42连接，且各辅助浮块43对称分布主浮块42左侧面和右侧面，并与主浮块42侧表面平行分布，所述辅助浮块43之间及辅助浮块43与主浮块42之间设与主浮块42前端面垂直分布的导流槽14，所述导流槽14内设至少两个沿导流槽14轴线方向分布的驱动水轮47和至少一个流量传感器46及水质传感器48，各驱动水轮48均通过传动轴与一个永磁发电机49连接，所述永磁发电机49分别嵌于主浮块42、辅助浮块43内，相互并联并与驱动电路11电气连接，且永磁发电机49对应的主浮块42、辅助浮块43均设密闭腔体结构的发电室
101，所述流量传感器46、水质传感器47均与去驱动电路44电气连接，所述主浮块42、辅助浮块43均设至少一条与其上端面垂直分布的安装孔102，每条安装孔102内均设一个与其同轴分布的导向套103，所述导向套103为轴向截面呈矩形的空心柱状结构，且每个导向套103包覆在一条导向柱3外并与导向柱3同轴分布，所述导向套103上端面比主浮块42、辅助浮块43上端面高0—50毫米，下端面超出主浮块42、辅助浮块43下端面至少50毫米，且导向套103长度不小于导向柱3长度的1/5，所述导向套103侧壁设至少两个与导向套103同轴分布的励磁腔104，各励磁腔104均沿导向套103轴线方向从上向下分布，同时每个励磁腔104内均设至少一个励磁线圈45，且励磁腔45总高度不小于导向套403高度的80%，所述励磁线圈45为与励磁腔104同轴分布的圆弧结构，各励磁线圈45间相互并联，并与驱动电路11电气连接。
21.其中，通过主浮块、辅助浮块见采用组装式结构，可有效根据使用需要灵活调整浮台整体浮力，从而满足不同结构类型及数量照明灯头、电控盒、涡轮发电机配置运行，在满足对其悬浮承载的同时，另可实现浮台岁河道水面起伏，从而满足励磁线圈切割驱动磁体磁感线随波浪起伏振荡发电作业。
22.其中，所述的主浮块42为横断面呈矩形的板状结构，主浮块42内设一个承载腔421，且电控盒6嵌于承载腔421并位于浮台4重心位置，所述主浮块42下端面另通过至少两条环绕主浮块42轴线均布的柔性连接带422与承载底座2上端面连接，所述辅助浮块43为横断面呈矩形、圆形及多边形条状结构中的任意一种，且辅助浮块43与主浮块42前端面及相邻两辅助浮块43前端面间的间距为后端面间间距的0—5倍，且所述主浮块42、辅助浮块43前端面设导流机构423，所述导流机构423分别包覆在各主浮块42、辅助浮块43及导流槽14前端面外，且导流机构423与各导流槽14间同轴分布。
23.需要说明的，所述的导流机构423包括导向轨4231、滑块4232、导流板4233、过滤网4234、弹性铰链4235、挡块4236及调节弹簧4237，所述导向轨4231为横断面呈“凵”字形槽状结构，嵌于主浮块42、辅助浮块43前端面并对称分布在主浮块42、辅助浮块43上端面及下端面位置，且导流槽14对应的导向轨4231内均设一个挡块4236，所述过滤网4234分别与主浮块42、辅助浮块43上端面及下端面位置的导向轨4231外表面连接并嵌于导流槽14内，并与导流槽14同轴分布，所述导流板4233为横断面呈矩形的板状结构，且每两个导流板4233前端面间通过弹性铰链4235铰接，并构成等腰三角形结构的引流组，且各导流板4233后端面均通过弹性铰链423与滑块4232铰接，并通过滑块4232分别与主浮块42、辅助浮块43上端面及下端面位置的导向轨421滑动连接，所述主浮块42、辅助浮块43前端面均设一个引流组，引流组对应的导流板4233外侧面与导流槽14侧壁间间距为0至其所连接的主浮块42、辅助浮块43宽度的1/3，所述滑块4232后端面嵌于导向轨421内，并通过调节弹簧4237与挡块4236连接。
24.导流板、过滤网结构，可有效配合引导和增加流经导流槽内水流流量和流速，为驱动水轮提供驱动力，从而满足驱动永磁发电机发电作业的需要，同时另通过过滤网对河道中的悬浮固体杂物进行过滤，防止固体杂物对驱动水轮造成的冲击损害、卡死堵转等情况发生，从而达到提高永磁发电机运行的稳定性和可靠性。
25.同时，所述的导向套103下端面设至少两个刮板105，所述刮板105为与导向柱3同轴分布的圆弧板状结构，各刮板105环绕导向柱3轴线均布，且所述刮板105上端面通过弹性铰链4235与导向套103下端面铰接，下端面与导向柱3外表面相抵并滑动连接，且刮板105外
侧面与导向柱3轴线呈30
°
—60
°
夹角，所述导向套103外表面设一个弹性铰链4235，并通过弹性铰链4235与涡轮发电机7外表面铰接。
26.其中，刮板在随导向套升降往复运行时，对导向柱外表面附着的磁性污染物、固体污染物进行清理，从而达到确保导向套与导向柱见升降往复运行的灵活性和可靠性，满足并确保利用水流波浪振荡发电作业的稳定性。
27.本实施例中，所述的驱动电路11包括基于fpga芯片为基础的主控电路，另设逆变电路、整流电路、无线数据通讯电路、充放电控制电路、储能蓄电池111、串口通讯端子112、无线数据通讯天线113、电源接线端子114，所述基于fpga芯片为基础的主控电路分别与无线数据通讯电路、充放电控制电路、逆变电路、整流电路电气连接，所述充放电控制电路另通过逆变电路、整流电路分别与电源接线端子114及储能蓄电池111电气连接，所述无线数据通讯电路另与无线数据通讯天线113电气连接，所述串口通讯端子112、无线数据通讯天线113、电源接线端子114均至少一个并嵌于电控盒6外表面，其中所述串口通讯端子112和电源接线端子114另分别与光伏发电板1、浮台4、照明灯头5、涡轮发电机7、压力传感器9电气连接。
28.如图5所示，一种自适应供电河道景观照明灯为基础的照明系统运行方法，如下步骤：s1，系统配置，首先对光伏发电板、承载底座、导向柱、浮台、照明灯头、电控盒、涡轮发电机、调节弹簧、压力传感器、调节螺帽、驱动电路进行组装，得到河道景观照明灯，然后根据河道深度、宽度、水文条件及景观照明得需要，设定景观照明所需河道景观照明灯数量及安装位置，并在河道河岸处设逆变控制系统、环网配电柜系统及基于大数据为基础的供电管理服务器；s2，系统设置，首相将各河道景观照明灯通过承载底座的定位锚杆进行初步安装定位，然后通过调节螺帽调整调整导向柱上端面与浮台上端面间间距，使浮台在水体浮力驱动下漂浮在水面，同时调整涡轮发电机轴线与当前位置水流方向呈0
°
—60
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夹角，最后将各河道景观照明灯通过河岸处设的逆变控制系统与环网配电柜系统电气连接，同时通过通讯网络与基于大数据为基础的供电管理服务器建立数据连接；同时在基于大数据为基础的供电管理服务器设置河道景观照明灯照明初始方案，并采集河道景观照明灯对应河道位置常年水位、水质资料、降水量、蒸发量；其中，基于大数据为基础的供电管理服务器另设基于bp神经网络系统、lstm神经网络系统为基础的照明能耗综合管理系统，且基于bp神经网络系统、lstm神经网络系统间数据相互连接，并在运行时由照明能耗综合管理系统对采集的常年水位、水质资料、降水量、蒸发量及河道景观照明灯照明初始方案整体进行统计，并仿真运行，生成多种条件下河道景观照明灯实际运行方案及河道景观照明灯运行控制逻辑，并在日常河道景观照明灯运行时，由河道景观照明灯运行控制逻辑为基础，并结合河道景观照明灯实际运行方案自主驱动各河道景观照明灯照明运行、辅助发电运行及洪水水位警戒监控预警运行；s3，运行作业，完成步骤后，在由基于大数据为基础的供电管理服务器根据s2步骤设定的照明方案驱动各河道景观照明灯照明作业时；一方面水流驱动涡轮发电机发电运行、由光伏发电板进行光伏发电运行、由浮台内设置的驱动水轮、永磁发电机配合在水流驱动下发电运行、在河道水面波浪驱动下，浮台导向套内的励磁线圈沿导向柱升降往复运动，
并在升降往复运动中励磁线圈做切割磁感线运行，实现发电作业，为河道景观照明灯运行提供电能供给，同时另将多余电能通过环网配电柜系统返回外部供电电网；另一方面通过浮台设置的流量传感器、水质传感器，实现河道流量和水质检测；通过压力传感器检测浮台随河道水位面上升时的压力进行检测，通过检测压力值变化实现河道水位检测作业；最后将各河道景观照明灯得到的河道流量、水质检测及河道水位检测结果发送至基于大数据为基础的供电管理服务器中，由基于大数据为基础的供电管理服务器对采集河道数据汇总处理，并根据处理结果得到河道水文参数，并对异常数据进行预警、报警。
29.本发明较传统河道照明设备，在满足灵活调整照明方案，提高造命灵活性、环境适应性及美观性的同时，一方面可同步实现对河道的水质、水位同步检测，可有效对河流水质变化及洪水洪峰过境进行有效的预警；另一方面在运行时，可有效的提高对自燃能综合回收利用率，在有效降低景观照明系统运行能耗的同时，另可对外部电网进行辅助电能输送供给，进一步提高能源综合利用率并在缓解城市景观照明运行能耗、降低运行成本的同时，另可有效的缓解城市电能供给紧张情况。
30.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。