一种自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法、设备及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法，其包括如下步骤：1)设置户外信息展示设备，其承载装置与风力旋转装置相互配合，实现风力发电及信息展示装置的转速控制；2)在风帆上设置电控发光显示带；3)分别设置电动/发电组件的工作单元；4)设置控制系统，使电控发光显示带在旋转状态下点亮后的动态轨迹依次相接，形成全方位、连贯展示的可视图文信息。本发明专利技术还提供了实现上述方法的设备及控制系统。本发明专利技术提供的方法，兼顾了发电效率、信息展示效果及设备自身安全；本发明专利技术提供的设备风力捕获面积大、信息展示面积大，实现微风启动、强风转速可控。本发明专利技术提供的控制系统，可实现动态信息展示效果与发电效果的实时调控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及清洁能源利用及户外动态信息展示
，尤其涉及一种自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法、设备及控制系统。
技术介绍
随着商业信息传播业务的飞速发展，广告牌等户外信息展示装置已经成为一种公共场合的基础设施。现有技术的户外信息展示装置，样式多种，应用较为广泛；常见的方式有：路旁固定安装的单面或者双面的高炮广告牌，这种广告牌有效利用广告面积较小，而且静止呆板；另有一种利用电机带动的滚轴翻动的三棱柱广告牌，这种广告牌增加了在同一广告空间的信息量并可以循环切换广告，但只能从一个方向观看，可视角度收到了限制，这种旋转广告牌需要依赖外部电力供电，而且风速较大时，风对广告牌的作用力非常大，容易损坏广告牌。现有的户外LED阵列显示屏广告牌，采用控制器控制呈方形的、固定设置的LED阵列面板上的任意位置的LED明灭或色彩，来显示各种动态展示的图文信息。但是其需要采用大量的LED，综合能耗高，运营管理成本高，且只能提供150°左右的固定视角，不能提供360°的全方位视角。风能是自然界最常见的清洁能源之一，风力发电也是常规技术。但是，将户外广告牌等设施与风能发电相互结合起来，让风力直接驱动户外大型广告牌的转动、并且为广告牌提供电能，则较为少见。因为风能发电必须使广告牌快速旋转，而当广告牌快速旋转时，广告(图文)信息就变得模糊，处于广告牌下某一固定位置的观察者，难以看到快速旋转的广告牌上所展示的内容。因此，现有技术中，采用风能驱动广告牌进行发电时，就无法使广告牌上的信息清楚的展示。特别是，自然界的风力大小是往往是不稳定、不连续的，其驱动的广告牌的旋转速度也是变动的，其展示的信息画面也是不稳定的；而人们要想看清广告牌的内容，则必须使该广告牌呈现的信息画面保持稳定。这些都是现有技术无法克服的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法、设备及控制系统，首先解决采用风能驱动广告牌进行旋转、发电时，同时使广告牌上的信息清楚地展示；其次解决自然界风力变动导致广告牌的驱动力变动的情况下，使该广告牌呈现的画面保持稳定；第三，解决使户外广告牌形成并保持360度的全方位、连续、可视画面；第四，通过传感器感知及对相关参数的控制实现自适应。同时，提供一种实现上述方法的多功能风力驱动信息展示设备，具有多功能，能实现在微风下启动、强风情况下转速可控的特性，依靠风力实现转动并可发电供信息展示装置本身及周边公共场所照明使用，具有节能环保的功能。本专利技术翼型风帆的结构特殊性能使其实现微风下旋转；风帆越大，不仅加强了捕获风能的效果同时还能带来更大的信息展示面积；风能被有效转化成动能，可降低对主支柱和底座的强度要求使其结构更加科学稳定。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法，其包括如下步骤：1)设置一由户外自然风力驱动的户外信息展示设备，该设备自下而上依次设有承载装置、风力旋转装置、信息展示装置，其中的承载装置与风力旋转装置相互配合，实现风力发电及对信息展示装置的转速控制；2)在所述的风力旋转装置上设置一环形底盘，在该环形底盘上设置捕获风能并将其转化为机械能的多数个风帆(一般为奇数个)；在每一风帆上设置信息展示装置，该信息展示装置包括设置在风帆的外侧立面上，用来发布图文信息的至少一条电控发光显示带；3)在所述的承载装置及风力旋转装置上，分别设置多数个相互配合工作、驱动所述风力旋转装置发电或维持转动的电动/发电组件的工作单元，由其将风力旋转装置的机械能转化为电能并存储，或者将所存储的电能转化为机械能驱动风力旋转装置维持转动；所述的电动/发电组件通过风力旋转装置与承载装置之间电动/发电的模式切换或接入的工作单元数量，实现对机械能与电能的相互输入输出转换关系和比例的自适应控制与调节；4)设置一控制系统，使其与所述的电动/发电组件的各工作单元及各电控发光显示带连接；其根据对自然风力状况的感知，控制上述的风力旋转装置与承载装置工作单元之间的配合，使二者在不同风力驱动的情况下做出自适应性调整：自动控制与调节机械能与电能的相互转换的比例，控制所述风帆在设定的转速范围内运行，或根据自然风驱动下风帆的实际转速及转速的变化，即时调节所述各电控发光显示带的点亮时刻、时长、点亮间隔及显示内容，控制各电控发光显示带部分或全部工作，使所述各电控发光显示带在旋转状态下点亮后所显示内容的动态轨迹依次相接，形成全方位、连贯展示的可视图文信息。一种实施前述方法的自适应型风力驱动的户外全方位信息展示设备，其设置于户外、由自然风力驱动，其特征在于：其包括自下而上依次设有承载装置、风力旋转装置、信息展示装置，其中的承载装置与风力旋转装置相互配合，实现风力发电及信息展示装置的转速控制；所述的风力旋转装置上设有一环形底盘，在该环形底盘上设有捕获风能并将其转化为机械能的多数个风帆；每一风帆上设有信息展示装置，该信息展示装置包括设置在风帆的外侧立面上，用来发布图文信息的至少一条电控发光显示带；所述的承载装置及风力旋转装置上，分别设有多数个相互配合工作、驱动所述风力旋转装置发电或维持转动的电动/发电组件的工作单元，由其将风力旋转装置的机械能转化为电能并存储，或者将所存储的电能转化为机械能驱动风力旋转装置维持转动；所述的电动/发电组件通过风力旋转装置与承载装置之间电动/发电的模式切换或接入的工作单元数量，实现对机械能与电能的相互输入输出转换关系和比例的自适应控制与调节；还包括一控制系统，使其与所述的电动/发电组件的各工作单元及各电控发光显示带连接；其根据对自然风力状况的感知，控制上述的风力旋转装置与承载装置工作单元之间的配合，使二者在不同风力驱动的情况下做出自适应性调整：自动控制与调节机械能与电能的相互转换的比例，控制所述风帆在设定的转速范围内运行，或根据自然风驱动下风帆的实际转速及转速的变化，即时调节所述各电控发光显示带的点亮时刻、时长及显示内容，使所述各电控发光显示带在旋转状态下点亮后所显示内容的动态轨迹依次相接，形成全方位、连贯展示的可视图文信息。还包括有设于承载支架上顶端的转速传感器以及控制器，所述每组发电用线圈的电能输出端分别与蓄电池的电能输入端连接；所述控制器通过检测转速传感器发出的转速信息来控制接入蓄电池的发电用线圈的数量。一种实现权利要求前述方法的自适应型风力驱动的户外全方位信息展示控制系统，其特征在于：其包括一PLC控制器、运算模块、一存储模块、一传感器模块及一输入输出模块，其特征在于，所述的PLC控制器中集成有控制软件，该控制软件内置有控制风力旋转装置转速与电控发光显示带工作条数及相关工作参数的条件函数，同时控制所述的风力旋转装置转速和信息展示装置的各电控发光显示带的初始点亮工作的时刻、点亮保持时长、点亮间隔及显示内容，控制各电控发光显示带部分或全部工作，使所述的各电控发光显示带点亮时扫过的轨迹，在整个圆柱形侧面上形成一副连续、完整的画面，若取视觉暂留时间系数为p秒，将风力旋转装置转速控制在设定的范围内，则该控制条件函数式是：2π＝pnω(3)或者2πR＝pnv(4)式中：p——视觉暂留时间系数，且0.1s≤p≤0.4s；n——风帆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法，其特征在于，其包括如下步骤：1)设置一由户外自然风力驱动的户外信息展示设备，该设备自下而上依次设有承载装置、风力旋转装置、信息展示装置，其中的承载装置与风力旋转装置相互配合，实现风力发电及对信息展示装置的转速控制；2)在所述的风力旋转装置上设置一环形底盘，在该环形底盘上设置捕获风能并将其转化为机械能的多数个风帆；在每一风帆上设置信息展示装置，该信息展示装置包括设置在风帆的外侧立面上，用来发布图文信息的至少一条电控发光显示带；3)在所述的承载装置及风力旋转装置上，分别设置多数个相互配合工作、驱动所述风力旋转装置发电或维持转动的电动/发电组件的工作单元，由其将风力旋转装置的机械能转化为电能并存储，或者将所存储的电能转化为机械能驱动风力旋转装置维持转动；所述的电动/发电组件通过风力旋转装置与承载装置之间电动/发电的模式切换或接入的工作单元数量，实现对机械能与电能的相互输入输出转换关系和比例的自适应控制与调节；4)设置一控制系统，使其与所述的电动/发电组件的各工作单元及各电控发光显示带连接；其根据对自然风力状况的感知，控制上述的风力旋转装置与承载装置工作单元之间的配合，使二者在不同风力驱动的情况下做出自适应性调整：自动控制与调节机械能与电能的相互转换的比例，控制所述风帆在设定的转速范围内运行，或根据自然风驱动下风帆的实际转速及转速的变化，即时调节所述各电控发光显示带的点亮时刻、时长、点亮间隔及显示内容，控制各电控发光显示带部分或全部工作，使所述各电控发光显示带在旋转状态下点亮后所显示内容的动态轨迹依次相接，形成全方位、连贯展示的可视图文信息。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法，其特征在于，其包括如下步骤：1)设置一由户外自然风力驱动的户外信息展示设备，该设备自下而上依次设有承载装置、风力旋转装置、信息展示装置，其中的承载装置与风力旋转装置相互配合，实现风力发电及对信息展示装置的转速控制；2)在所述的风力旋转装置上设置一环形底盘，在该环形底盘上设置捕获风能并将其转化为机械能的多数个风帆；在每一风帆上设置信息展示装置，该信息展示装置包括设置在风帆的外侧立面上，用来发布图文信息的至少一条电控发光显示带；3)在所述的承载装置及风力旋转装置上，分别设置多数个相互配合工作、驱动所述风力旋转装置发电或维持转动的电动/发电组件的工作单元，由其将风力旋转装置的机械能转化为电能并存储，或者将所存储的电能转化为机械能驱动风力旋转装置维持转动；所述的电动/发电组件通过风力旋转装置与承载装置之间电动/发电的模式切换或接入的工作单元数量，实现对机械能与电能的相互输入输出转换关系和比例的自适应控制与调节；4)设置一控制系统，使其与所述的电动/发电组件的各工作单元及各电控发光显示带连接；其根据对自然风力状况的感知，控制上述的风力旋转装置与承载装置工作单元之间的配合，使二者在不同风力驱动的情况下做出自适应性调整：自动控制与调节机械能与电能的相互转换的比例，控制所述风帆在设定的转速范围内运行，或根据自然风驱动下风帆的实际转速及转速的变化，即时调节所述各电控发光显示带的点亮时刻、时长、点亮间隔及显示内容，控制各电控发光显示带部分或全部工作，使所述各电控发光显示带在旋转状态下点亮后所显示内容的动态轨迹依次相接，形成全方位、连贯展示的可视图文信息。2.根据权利要求1所述的自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法，其特征在于，所述步骤3)、4)中所述的工作单元，包括发电单元与电动单元；其中所述的发电单元是由相对应设置在所述承载装置与风力旋转装置上的多数个定子与转子的发电线圈绕组组成；所述的电动单元，是设置在所述承载装置或风力旋转装置上的多数个电动发动机及传动齿轮组。3.根据权利要求2所述的自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法，其特征在于，所述的步骤4)中，其还包括如下步骤：所述的控制系统，根据其感知到的风力大小进行工作模式切换：41)当风力适中、风力旋转装置未超出设定的最大或最小转速时，该系统将设备的工作模式切换到发电/正向工作模式，切断电动单元，接通电动/发电组件中的部分发电单元进行发电，存储电能，并向信息展示装置供电；风力越大接通的发电单元数量越多，风力越小则接入的发电单元越少，以接入的发电单元工作时产生的阻力，来控制转速并维护展示设备处于正常转速，使所述各电控发光显示带在旋转状态下点亮后所显示内容的动态轨迹依次相接，形成全方位、连贯展示的可视图文信息；42)当风力过大、风力旋转装置超出设定的最大转速时，该系统将设备的工作模式切换到发电/保护工作模式，切断电动单元，接通电动/发电组件中的各发电单元全速发电，存储电能，并关闭信息展示装置，以控制转速并维护展示设备自身安全；43)当风力过小、风力旋转装置低于设定的最小转速时，该系统将将设备的工作模式切换到电动/逆向工作模式，切断发电单元停止发电，接通电动单元，将所存储的电能转换为机械能，使展示设备维持在设定的最低转速，使所述各电控发光显示带在旋转状态下点亮后所显示内容的动态轨迹依次相接，形成全方位、连贯展示的可视图文信息。4.根据权利要求1所述的自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法，其特征在于，所述的控制系统，同时控制所述的风力旋转装置转速和信息展示装置的各电控发光显示带的初始点亮工作的时刻、点亮保持时长、点亮间隔及显示内容，控制各电控发光显示带部分或全部工作，使所述的各电控发光显示带点亮时扫过的轨迹，在整个圆柱形侧面上形成一副连续、完整的画面，取视觉暂留时间系数为p秒，将风力旋转装置转速控制在设定的范围内，则各参数需要满足的条件函数式是：2π＝pnω(1)或者2πR＝pnv(2)式中：p——视觉暂留时间系数，且0.1s≤p≤0.4s；n——风帆上进入工作状态的电控发光显示带总的条数，且1≤n≤5m，m为风帆的个数；ω——风力旋转装置环形底盘的转动角速度，且π·pm≤ω≤2πrad/s；R——风力旋转装置环形底盘的半径，且1m≤R≤50m；v——风力旋转装置环形底盘上风帆的线速度，m/s。5.根据权利要求1所述的自适应型风力驱动的户外全方位信息展示方法，其特征在于，所述的电控发光显示带，包括自内向外设置的、设于所述风帆外侧立面内部的背光板、LED发光灯带及设置在外侧立面上的导光柱；所述的LED发光灯带上设有单列或多列大功率LED灯珠；所述的导光柱为几何中心线倾角向下5～45°的圆柱体或圆锥体。6.一种实施权利要求1～5之一所述方法的自适应型风力驱动的户外全方位信息展示设备，其设置于户外、由自然风力驱动，其特征在于：其包括自下而上依次设有承载装置、风力旋转装置、信息展示装置，其中的承载装置与风力旋转装置相互配合，实现风力发电及对信息展示装置的转速控制；所述的风力旋转装置上设有一环形底盘，在该环形底盘上设有捕获风能并将其转化为机械能的多数个风帆；每一风帆上设有信息展示装置，该信息展示装置包括设置在风帆的外侧立面上、用来发布图文信息的至少一条电控发光显示带；所述的承载装置及风力旋转装置上，分别设有多数个相互配合工作、驱动所述风力旋转装置发电或维持转动的电动/发电组件的工作单元，由其将风力旋转装置的机械能转化为电能并存储，或者将所存储的电能转化为机械能驱动风力旋转装置维持转动；所述的电动/发电组件通过风力旋转装置与承载装置之间电动/发电的模式切换或接入的工作单元数量，实现对机械能与电能的相互输入输出转换关系和比例的自适应控制与调节；还包括一控制系统，使其与所述的电动/发电组件的各工作单元及各电控发光显示带连接；其根据对自然风力状况的感知，控制上述的风力旋转装置与承载装置工作单元之间的配合，使二者在不同风力驱动的情况下做出自适应性调整：自...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佰满，徐如长，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东;44