1.一種自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示方法,其特征在于,其包括如下步驟:
1)設(shè)置一由戶外自然風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外信息展示設(shè)備,該設(shè)備自下而上依次設(shè)有承載裝置、風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置、信息展示裝置,其中的承載裝置與風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置相互配合,實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電及對(duì)信息展示裝置的轉(zhuǎn)速控制;
2)在所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置上設(shè)置一環(huán)形底盤,在該環(huán)形底盤上設(shè)置捕獲風(fēng)能并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的多數(shù)個(gè)風(fēng)帆;在每一風(fēng)帆上設(shè)置信息展示裝置,該信息展示裝置包括設(shè)置在風(fēng)帆的外側(cè)立面上,用來發(fā)布圖文信息的至少一條電控發(fā)光顯示帶;
3)在所述的承載裝置及風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置上,分別設(shè)置多數(shù)個(gè)相互配合工作、驅(qū)動(dòng)所述風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置發(fā)電或維持轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)/發(fā)電組件的工作單元,由其將風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ),或者將所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置維持轉(zhuǎn)動(dòng);所述的電動(dòng)/發(fā)電組件通過風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置與承載裝置之間電動(dòng)/發(fā)電的模式切換或接入的工作單元數(shù)量,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械能與電能的相互輸入輸出轉(zhuǎn)換關(guān)系和比例的自適應(yīng)控制與調(diào)節(jié);
4)設(shè)置一控制系統(tǒng),使其與所述的電動(dòng)/發(fā)電組件的各工作單元及各電控發(fā)光顯示帶連接;其根據(jù)對(duì)自然風(fēng)力狀況的感知,控制上述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置與承載裝置工作單元之間的配合,使二者在不同風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的情況下做出自適應(yīng)性調(diào)整:自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)換的比例,控制所述風(fēng)帆在設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行,或根據(jù)自然風(fēng)驅(qū)動(dòng)下風(fēng)帆的實(shí)際轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速的變化,即時(shí)調(diào)節(jié)所述各電控發(fā)光顯示帶的點(diǎn)亮?xí)r刻、時(shí)長(zhǎng)、點(diǎn)亮間隔及顯示內(nèi)容,控制各電控發(fā)光顯示帶部分或全部工作,使所述各電控發(fā)光顯示帶在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下點(diǎn)亮后所顯示內(nèi)容的動(dòng)態(tài)軌跡依次相接,形成全方位、連貫展示的可視圖文信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示方法,其特征在于,
所述步驟3)、4)中所述的工作單元,包括發(fā)電單元與電動(dòng)單元;其中所述的發(fā)電單元是由相對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述承載裝置與風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置上的多數(shù)個(gè)定子與轉(zhuǎn)子的發(fā)電線圈繞組組成;所述的電動(dòng)單元,是設(shè)置在所述承載裝置或風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置上的多數(shù)個(gè)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)齒輪組。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示方法,其特征在于,
所述的步驟4)中,其還包括如下步驟:
所述的控制系統(tǒng),根據(jù)其感知到的風(fēng)力大小進(jìn)行工作模式切換:
41)當(dāng)風(fēng)力適中、風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置未超出設(shè)定的最大或最小轉(zhuǎn)速時(shí),該系統(tǒng)將設(shè)備的工作模式切換到發(fā)電/正向工作模式,切斷電動(dòng)單元,接通電動(dòng)/發(fā)電組件中的部分發(fā)電單元進(jìn)行發(fā)電,存儲(chǔ)電能,并向信息展示裝置供電;風(fēng)力越大接通的發(fā)電單元數(shù)量越多,風(fēng)力越小則接入的發(fā)電單元越少,以接入的發(fā)電單元工作時(shí)產(chǎn)生的阻力,來控制轉(zhuǎn)速并維護(hù)展示設(shè)備處于正常轉(zhuǎn)速,使所述各電控發(fā)光顯示帶在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下點(diǎn)亮后所顯示內(nèi)容的動(dòng)態(tài)軌跡依次相接,形成全方位、連貫展示的可視圖文信息;
42)當(dāng)風(fēng)力過大、風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置超出設(shè)定的最大轉(zhuǎn)速時(shí),該系統(tǒng)將設(shè)備的工作模式切換到發(fā)電/保護(hù)工作模式,切斷電動(dòng)單元,接通電動(dòng)/發(fā)電組件中的各發(fā)電單元全速發(fā)電,存儲(chǔ)電能,并關(guān)閉信息展示裝置,以控制轉(zhuǎn)速并維護(hù)展示設(shè)備自身安全;
43)當(dāng)風(fēng)力過小、風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置低于設(shè)定的最小轉(zhuǎn)速時(shí),該系統(tǒng)將將設(shè)備的工作模式切換到電動(dòng)/逆向工作模式,切斷發(fā)電單元停止發(fā)電,接通電動(dòng)單元,將所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,使展示設(shè)備維持在設(shè)定的最低轉(zhuǎn)速,使所述各電控發(fā)光顯示帶在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下點(diǎn)亮后所顯示內(nèi)容的動(dòng)態(tài)軌跡依次相接,形成全方位、連貫展示的可視圖文信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示方法,其特征在于,所述的控制系統(tǒng),同時(shí)控制所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)速和信息展示裝置的各電控發(fā)光顯示帶的初始點(diǎn)亮工作的時(shí)刻、點(diǎn)亮保持時(shí)長(zhǎng)、點(diǎn)亮間隔及顯示內(nèi)容,控制各電控發(fā)光顯示帶部分或全部工作,使所述的各電控發(fā)光顯示帶點(diǎn)亮?xí)r掃過的軌跡,在整個(gè)圓柱形側(cè)面上形成一副連續(xù)、完整的畫面,取視覺暫留時(shí)間系數(shù)為p秒,將風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)速控制在設(shè)定的范圍內(nèi),則各參數(shù)需要滿足的條件函數(shù)式是:
2π=pnω (1)
或者
2πR=pnv (2)
式中:
p——視覺暫留時(shí)間系數(shù),且0.1s≤p≤0.4s;
n——風(fēng)帆上進(jìn)入工作狀態(tài)的電控發(fā)光顯示帶總的條數(shù),且1≤n≤5m,m為風(fēng)帆的個(gè)數(shù);
ω——風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置環(huán)形底盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,且π·pm≤ω≤2πrad/s;
R——風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置環(huán)形底盤的半徑,且1m≤R≤50m;
v——風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置環(huán)形底盤上風(fēng)帆的線速度,m/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示方法,其特征在于,所述的電控發(fā)光顯示帶,包括自內(nèi)向外設(shè)置的、設(shè)于所述風(fēng)帆外側(cè)立面內(nèi)部的背光板、LED發(fā)光燈帶及設(shè)置在外側(cè)立面上的導(dǎo)光柱;所述的LED發(fā)光燈帶上設(shè)有單列或多列大功率LED燈珠;所述的導(dǎo)光柱為幾何中心線傾角向下5~45°的圓柱體或圓錐體。
6.一種實(shí)施權(quán)利要求1~5之一所述方法的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示設(shè)備,其設(shè)置于戶外、由自然風(fēng)力驅(qū)動(dòng),其特征在于:
其包括自下而上依次設(shè)有承載裝置、風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置、信息展示裝置,其中的承載裝置與風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置相互配合,實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電及對(duì)信息展示裝置的轉(zhuǎn)速控制;
所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置上設(shè)有一環(huán)形底盤,在該環(huán)形底盤上設(shè)有捕獲風(fēng)能并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的多數(shù)個(gè)風(fēng)帆;每一風(fēng)帆上設(shè)有信息展示裝置,該信息展示裝置包括設(shè)置在風(fēng)帆的外側(cè)立面上、用來發(fā)布圖文信息的至少一條電控發(fā)光顯示帶;
所述的承載裝置及風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置上,分別設(shè)有多數(shù)個(gè)相互配合工作、驅(qū)動(dòng)所述風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置發(fā)電或維持轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)/發(fā)電組件的工作單元,由其將風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ),或者將所存儲(chǔ)的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置維持轉(zhuǎn)動(dòng);所述的電動(dòng)/發(fā)電組件通過風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置與承載裝置之間電動(dòng)/發(fā)電的模式切換或接入的工作單元數(shù)量,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械能與電能的相互輸入輸出轉(zhuǎn)換關(guān)系和比例的自適應(yīng)控制與調(diào)節(jié);
還包括一控制系統(tǒng),使其與所述的電動(dòng)/發(fā)電組件的各工作單元及各電控發(fā)光顯示帶連接;其根據(jù)對(duì)自然風(fēng)力狀況的感知,控制上述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置與承載裝置工作單元之間的配合,使二者在不同風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的情況下做出自適應(yīng)性調(diào)整:自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)機(jī)械能與電能的相互轉(zhuǎn)換的比例,控制所述風(fēng)帆在設(shè)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運(yùn)行,或根據(jù)自然風(fēng)驅(qū)動(dòng)下風(fēng)帆的實(shí)際轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)速的變化,即時(shí)調(diào)節(jié)所述各電控發(fā)光顯示帶的點(diǎn)亮?xí)r刻、時(shí)長(zhǎng)、點(diǎn)亮間隔及顯示內(nèi)容,控制各電控發(fā)光顯示帶部分或全部工作,使所述各電控發(fā)光顯示帶在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下點(diǎn)亮后所顯示內(nèi)容的動(dòng)態(tài)軌跡依次相接,形成全方位、連貫展示的可視圖文信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示設(shè)備,其特征在于,所述的工作單元,包括發(fā)電單元與電動(dòng)單元;其中所述的發(fā)電單元是由相對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述承載裝置與風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置上的多數(shù)個(gè)定子與轉(zhuǎn)子的發(fā)電線圈繞組組成;所述的電動(dòng)單元,是設(shè)置在所述承載裝置或風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置上的多數(shù)個(gè)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)及齒輪組。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示設(shè)備,其特征在于,其包括:
所述的承載裝置,包括一進(jìn)行吊掛固定或支撐固定用于承載風(fēng)力信息展示裝置主體部分的承載支架;
該承載支架為用于進(jìn)行支撐固定的一支撐架,所述支撐架包括:一底座,設(shè)置在所述底座上用于支撐所述風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置的主支柱;
所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)置在所述承載支架上方,其通過風(fēng)力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)并利用風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行儲(chǔ)能;
所述的信息展示裝置,設(shè)置在所述風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置上,通過所述風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)、用于設(shè)置信息展示內(nèi)容。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示設(shè)備,其特征在于,所述風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置包括:
可轉(zhuǎn)動(dòng)的套設(shè)在承載支架的主支柱上的第一軸肩;
與所述第一軸肩通過第一輻條連接的用于安裝風(fēng)帆的環(huán)形底盤;
所述環(huán)形底盤的頂面延盤面設(shè)有多組用于使環(huán)形底盤轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)帆;風(fēng)帆通過風(fēng)力帶動(dòng)環(huán)形底盤轉(zhuǎn)動(dòng);
設(shè)置在所述風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置下方并固定在所述承載支架上的、用于與所述風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置相互配合進(jìn)行發(fā)電并儲(chǔ)能的發(fā)電儲(chǔ)能組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示設(shè)備,其特征在于,所述發(fā)電儲(chǔ)能組件包括:
固定套設(shè)在承載支架主支柱上的第二軸肩;
設(shè)于環(huán)形底盤外側(cè)的環(huán)形固定架;
所述環(huán)形固定架與第二軸肩之間通過第二輻條連接固定;
設(shè)置在所述環(huán)形固定架內(nèi)側(cè)的多組發(fā)電用線圈或磁鐵;
固定在所述環(huán)形底盤外圍與所述發(fā)電用線圈或磁鐵位置相對(duì)的磁鐵或線圈;
所述的每組相互配合的發(fā)電用線圈或磁鐵,構(gòu)成一發(fā)電工作單元;
以及固定在所述承載支架上的用于存貯每組發(fā)電用線圈發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的電能的蓄電池;所述發(fā)電用線圈與蓄電池連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示設(shè)備,其特征在于,還包括有控制器、設(shè)于承載支架上頂端的轉(zhuǎn)速傳感器,以及所述每組發(fā)電用線圈的電能輸出端分別與蓄電池的電能輸入端連接;所述控制器通過檢測(cè)轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出的轉(zhuǎn)速信息來控制接入蓄電池的發(fā)電用線圈的數(shù)量。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示設(shè)備,其特征在于,所述風(fēng)帆為翼型風(fēng)帆,所述風(fēng)帆的寬度為一端向另一端逐漸降低;所述風(fēng)帆底部設(shè)有卡塊,所述環(huán)形底盤上設(shè)有與卡塊配合的卡槽;所述風(fēng)帆通過所述卡塊設(shè)于卡槽內(nèi);所述風(fēng)帆的高度H與風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置環(huán)形底盤半徑R的比例為:0.3R≤H≤1.2R。
13.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示方法的控制系統(tǒng),其特征在于:
其包括一PLC控制器、一傳感器模塊,其特征在于,所述的PLC控制器中集成有控制軟件,該控制軟件內(nèi)置有控制風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)速與電控發(fā)光顯示帶工作條數(shù)及相關(guān)工作參數(shù)的條件函數(shù),同時(shí)控制所述的風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)速和信息展示裝置的各電控發(fā)光顯示帶的初始點(diǎn)亮工作的時(shí)刻、點(diǎn)亮保持時(shí)長(zhǎng)、點(diǎn)亮間隔及顯示內(nèi)容,控制各電控發(fā)光顯示帶部分或全部工作,使所述的各電控發(fā)光顯示帶點(diǎn)亮?xí)r掃過的軌跡,在整個(gè)圓柱形側(cè)面上形成一副連續(xù)、完整的畫面,取視覺暫留時(shí)間系數(shù)為p秒,將風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)速控制在設(shè)定的范圍內(nèi),該控制條件函數(shù)式是:
2π=pnω (3)
或者
2πR=pnv (4)
式中:
p——視覺暫留時(shí)間系數(shù),且0.1s≤p≤0.4s;
n——風(fēng)帆上進(jìn)入工作狀態(tài)的電控發(fā)光顯示帶總的條數(shù),且1≤n≤2m,m為風(fēng)帆的個(gè)數(shù);
ω——風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置環(huán)形底盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,且π/pm≤ω≤2πrad/s;
R——風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置環(huán)形底盤的半徑,且1m≤R≤50m;
v——風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置環(huán)形底盤上風(fēng)帆的線速度,m/s。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示方法的控制系統(tǒng),其特征在于:
設(shè)所述的電控發(fā)光顯示帶點(diǎn)亮后某一幅畫面持續(xù)的時(shí)間t1,且該顯示帶在時(shí)間t1內(nèi)顯示帶轉(zhuǎn)過的角度為θ,t1與角速度的關(guān)系為
t1=θ/ω或θ=t1*ω (5)
信息顯示裝置要滿足如下條件,才能實(shí)現(xiàn)顯示帶點(diǎn)亮后掃過的軌跡,在整個(gè)圓柱形側(cè)面上形成一副連續(xù)、完整的畫面:
2π=θ*n或n=2π/θ (6)
n——風(fēng)帆上進(jìn)入工作狀態(tài)的電控發(fā)光顯示帶總的條數(shù),且1≤n≤2m,m為風(fēng)帆的個(gè)數(shù);
ω——風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置環(huán)形底盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,且π/pm≤ω≤2πrad/s。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示方法的控制系統(tǒng),其特征在于:
設(shè)同一電控發(fā)光顯示帶連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中,電控發(fā)光顯示帶點(diǎn)亮后第一幅畫面持續(xù)時(shí)間t1后熄滅,與相鄰的第二幅畫面重新點(diǎn)亮的時(shí)間間隔為t2,要滿足如下條件,才能實(shí)現(xiàn)顯示帶依次點(diǎn)亮后掃過的軌跡,在整個(gè)圓柱形側(cè)面上形成一副連續(xù)、完整的畫面:
t2=n1(t1+p) (7)
n1——每一風(fēng)帆上進(jìn)入工作狀態(tài)的電控發(fā)光顯示帶條數(shù),且1≤n1≤2m,m為風(fēng)帆的個(gè)數(shù);
p——視覺暫留時(shí)間系數(shù),且0.1s≤p≤0.4s;
t1--電控發(fā)光顯示帶第一幅畫面點(diǎn)亮后持續(xù)的時(shí)間,s;
t2--同一電控發(fā)光顯示帶連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程中,第一幅畫面點(diǎn)亮持續(xù)t1熄滅后,與相鄰的第二幅畫面重新點(diǎn)亮的時(shí)間間隔,s。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的自適應(yīng)型風(fēng)力驅(qū)動(dòng)的戶外全方位信息展示方法的控制系統(tǒng),其特征在于:
所述的傳感器模塊包括至少一轉(zhuǎn)速傳感器,用來感知風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)速;所述PLC控制器通過該轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)出的轉(zhuǎn)速信息來控制接入發(fā)電工作模式的發(fā)電用線圈的數(shù)量,風(fēng)力旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)速與接入發(fā)電工作模式的發(fā)電用線圈的數(shù)量控制之間的關(guān)系為正態(tài)分布函數(shù)。