操场上由风光互补发电系统供电的细颗粒物检测信号旗

摘要

本发明涉及操场上由风光互补发电系统供电的细颗粒物检测信号旗，属于环境监测应用技术领域。太阳能光伏发电和风力发电产生的电流通过导电线输入汇流器汇合、接着输入储能电池储存电能。从储能电池输出的电流分别向细颗粒物检测仪中的锂离子电池和升降信号旗控制器供电。空气从空气进气口进入细颗粒物检测仪，细颗粒物检测仪上可以直读粉尘质量浓度，在细颗粒物数值显示屏上显示数值，计算机计算出相关数据后，将污染程度数据信息通过信息传输线输入操纵信号旗指令箱。操纵信号旗指令箱发出指令、由升降信号旗控制器控制信号旗甲和信号旗乙的升或降，用信号旗甲和信号旗乙的升或降通知教学楼上的学生是否下楼到操场上开展体育活动。

说明书

技术领域

本发明涉及操场上由风光互补发电系统供电的细颗粒物检测信号旗，属于环境监测应用技术领域。

背景技术

有一段时间，灰蒙蒙的雾霾天笼罩着部分中小学校里的操场。本来学生们要准时到操场上体育课、课间操，参加晨间跑步、升旗等活动。万恶的雾霾霸占着操场地面上的低空，同学们在雾霾的环境中时间长了，会引起咳嗽，发生上呼吸道感染。教育部门规定：空气中度污染以上，就要停止室外活动，转为在室内做课间操和眼保健操，有的学校在室内增设了扳手腕，魔方达人，颠球等活动项目。室外天气优良时，要到广阔的室外去上体育课，让学生多锻炼身体，多呼吸新鲜空气。

雾霾是一种飘忽不定的东西，大风吹过来，雾霾会被吹走，大风停歇后，雾霾又会聚集。在同一区域内，有的地方雾霾浓密一些，有的地方雾霾稀薄一些，教育局比较难以规定，那所学校今天不能上体育课，那所学校今天能上体育课。楼上的学生们下课后望着窗外楼下的操场经常犯难，究竟要不要下楼去上体育课。因为各个学校的操场上普遍缺少根据科学检测雾霾的实时结果，而设置标明雾霾程度的信号旗。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供操场上由风光互补发电系统供电的细颗粒物检测信号旗。

在操场的空旷地上安装太阳能光伏发电系统，太阳光照射太阳能电池产生的电流通过导电线、光伏控制器、光伏逆变器输入汇流器，在操场的空旷地上安装风力发电系统，风力吹动风力发电机的叶片旋转、带动直流风力发电机产生的电流通过导电线、风电逆变器输入汇流器，太阳能光伏发电产生的电流和风力发电产生的电流在汇流器中汇合成一股电流，从汇流器输出的电流通过导电线输入储能电池储存电能，储能电池是容量较大的锂离子电池或燃料电池或铅酸电池。从储能电池输出的电流通过导电线向细颗粒物检测仪里的锂离子电池供电，由锂离子电池供应细颗粒物检测仪的全部用电，粉尘从空气进气口进入细颗粒物检测仪，细颗粒物检测仪全称是细颗粒物空气质量检测仪，仪器内置滤膜在线采样器，采用激光光源，质量浓度转换系数不受颗粒物颜色的影响，可以直读粉尘质量浓度，在细颗粒物数值显示屏上显示出细颗粒物的数值，计算机计算出相关数据后，将污染程度数据信息通过信息传输线输入操纵信号旗指令箱。根据污染程度中等以上的信息，确认在信号旗杆甲上电动升起黄色的信号旗甲，通知教学楼上的各楼层学生，不要下楼到操场上去开展体育活动，这时不升起信号旗杆乙上的棕色的信号旗乙。升旗的动力由储能电池通过导电线向升降信号旗控制器输送的电力提供。反之，根据污染程度中等以下的信息，确认在信号旗杆乙上电动升起棕色的信号旗乙，通知教学楼上的各楼层学生，及时下楼到操场上去开展体育活动，这时不升起信号旗杆甲上的黄色的信号旗甲。升旗的动力仍由储能电池通过导电线向升降信号旗控制器输送的电力提供。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

由安装在教学楼1附近的操场2旁的太阳能电池3、光伏支柱4、光伏控制器5、光伏逆变器6、导电线7、叶片8、风电支柱9、风力发电机10、风电逆变器11、汇流器12、储能电池13、细颗粒物检测仪14、锂离子电池15、激光二极管16、计算机17、细颗粒物数值显示屏18、空气进气口19、操纵信号旗指令箱20、升降信号旗控制器21、信号旗杆甲22、信号旗甲23、信号旗杆乙24、信号旗乙25和信息传输线26共同组成；

操场上由风光互补发电系统供电的细颗粒物检测信号旗，由设置在教学楼1附近的操场2旁的风光互补发电系统和细颗粒物检测信号旗两个部分组成，风光互补发电系统安装有：太阳能电池3、光伏支柱4、光伏控制器5、光伏逆变器6、导电线7、叶片8、风电支柱9、风力发电机10、风电逆变器11，在太阳能光伏发电系统与风力发电系统之间安装有汇流器12，在汇流器12旁安装储能电池13，在储能电池13旁安装细颗粒物检测仪14，细颗粒物检测仪14包括：锂离子电池15、激光二极管16、计算机17、细颗粒物数值显示屏18、空气进气口19，在细颗粒物检测仪14旁安装操纵信号旗指令箱20和升降信号旗控制器21，在操纵信号旗指令箱20和升降信号旗控制器21的上面安装信号旗杆甲22、信号旗甲23、信号旗杆乙24和信号旗乙25；

太阳能电池3通过导电线7与光伏控制器5连接，光伏控制器5通过导电线7与光伏逆变器6连接，光伏逆变器6通过导电线7与汇流器12连接，风力发电机10通过导电线7与风电逆变器11连接，风电逆变器11通过导电线7与汇流器12连接，汇流器12通过导电线7与储能电池13连接，储能电池13通过导电线7与操纵信号旗指令箱20和升降信号旗控制器21连接，储能电池13通过导电线7与锂离子电池15连接，锂离子电池15通过导电线7与激光二极管16、计算机17和细颗粒物数值显示屏18连接，计算机17通过信息传输线26与操纵信号旗指令箱20连接。

太阳能电池3是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或化合物太阳能电池。

风力发电机10是垂直轴式风力发电机或水平轴式风力发电机。

锂离子电池15是磷酸铁锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池或钴酸锂锂离子电池。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是：①在操场上实时实地进行细颗粒物的数值的检测，并根据检测结果，确认雾霾的污染程度，及时升起信号旗，明确通知教学楼上的老师和同学是否下楼到操场上参加室外体育活动，是否留在楼上的教室里开展室内的体育活动，避免了众多人员拥挤到楼梯里发生安全事故。②由细颗粒物检测仪内的计算机通过信息传输线直接向相互连接的操纵信号旗指令箱发出指令信息，驱动升降信号旗控制器升起或降落相关的信号旗，十分准确无误。③采用太阳能光伏发电系统和风力发电系统相互补充供电，在发电的过程中不向空气中排放二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮和有害的颗粒物，有利于保护生态环境。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

太阳能光伏发电和风力发电产生的电流通过导电线输入汇流器汇合、接着输入储能电池储存电能。从储能电池输出的电流分别向细颗粒物检测仪中的锂离子电池和升降信号旗控制器供电。空气从空气进气口进入细颗粒物检测仪，细颗粒物检测仪上可以直读粉尘质量浓度，在细颗粒物数值显示屏上显示数值，计算机计算出相关数据后，将污染程度数据信息通过信息传输线输入操纵信号旗指令箱。操纵信号旗指令箱发出指令、由升降信号旗控制器控制信号旗甲和信号旗乙的升或降，用信号旗甲和信号旗乙的升或降通知教学楼上的学生是否下楼到操场上开展体育活动。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

由安装在教学楼1附近的操场2旁的太阳能电池3、光伏支柱4、光伏控制器5、光伏逆变器6、导电线7、叶片8、风电支柱9、风力发电机10、风电逆变器11、汇流器12、储能电池13、细颗粒物检测仪14、锂离子电池15、激光二极管16、计算机17、细颗粒物数值显示屏18、空气进气口19、操纵信号旗指令箱20、升降信号旗控制器21、信号旗杆甲22、信号旗甲23、信号旗杆乙24、信号旗乙25和信息传输线26共同组成；

操场上由风光互补发电系统供电的细颗粒物检测信号旗，由设置在教学楼1附近的操场2旁的风光互补发电系统和细颗粒物检测信号旗两个部分组成，风光互补发电系统安装有：太阳能电池3、光伏支柱4、光伏控制器5、光伏逆变器6、导电线7、叶片8、风电支柱9、风力发电机10、风电逆变器11，在太阳能光伏发电系统与风力发电系统之间安装有汇流器12，在汇流器12旁安装储能电池13，在储能电池13旁安装细颗粒物检测仪14，细颗粒物检测仪14包括：锂离子电池15、激光二极管16、计算机17、细颗粒物数值显示屏18、空气进气口19，在细颗粒物检测仪14旁安装操纵信号旗指令箱20和升降信号旗控制器21，在操纵信号旗指令箱20和升降信号旗控制器21的上面安装信号旗杆甲22、信号旗甲23、信号旗杆乙24和信号旗乙25；

太阳能电池3通过导电线7与光伏控制器5连接，光伏控制器5通过导电线7与光伏逆变器6连接，光伏逆变器6通过导电线7与汇流器12连接，风力发电机10通过导电线7与风电逆变器11连接，风电逆变器11通过导电线7与汇流器12连接，汇流器12通过导电线7与储能电池13连接，储能电池13通过导电线7与操纵信号旗指令箱20和升降信号旗控制器21连接，储能电池13通过导电线7与锂离子电池15连接，锂离子电池15通过导电线7与激光二极管16、计算机17和细颗粒物数值显示屏18连接，计算机17通过信息传输线26与操纵信号旗指令箱20连接。

太阳能电池3是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或化合物太阳能电池。

风力发电机10是垂直轴式风力发电机或水平轴式风力发电机。

锂离子电池15是磷酸铁锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池或钴酸锂锂离子电池。

在教学楼下的操场旁设置有相互连接的太阳能光伏发电系统、风力发电系统、汇流器、储能电池、细颗粒物检测仪和信号旗杆甲、信号旗甲、信号旗杆乙、信号旗乙。太阳光照射太阳能电池产生的电流通过导电线输入光伏控制器进行调整、从光伏控制器输出的电流通过导电线输入光伏逆变器，在光伏逆变器内直流电转换成交流电，从光伏逆变器内输出的交流电通过导电线输入汇流器，风力吹动风力发电机的叶片快速旋转、带动直流风力发电机产生直流电，从直流风力发电机输出的直流电通过导电线输入风电逆变器，在风电逆变器内直流电转换成交流电，光伏发电产生的电流和风力发电产生的电流在汇流器内汇合，从汇流器输出的交流电通过导电线输入储能电池储存电能，从储能电池输出的交流电通过导电线输入细颗粒物检测仪内的锂离子电池，由锂离子电池向细颗粒物检测仪内的激光二极管、计算机、细颗粒物数值显示屏分别供电，从储能电池输出的交流电通过导电线输入升降信号旗控制器控制信号旗杆甲上的信号旗甲和信号旗杆乙上的信号旗乙的升降。空气从空气进入口进入细颗粒物检测仪，细颗粒物是空气动力学中直径小于2.5微米的颗粒物质，又称为细颗粒物，空气中的粉尘进入细颗粒物检测仪内置滤膜在线采样器，采用激光光源，实现了连续监测颗粒物浓度与滤膜采用兼容，分析收集到的颗粒物的成分，求出操场上颗粒物的质量浓度转换系数K值，将各相关数据输入计算机进行计算与判断，从计算机输出的计算与判断的结果通过信息传输线传送到操纵信号旗指令箱，从操纵信号旗指令箱发出指令，指令升降信号旗控制器控制信号旗甲和信号旗乙的升起或降落，向教学楼上的学生明确发出是否下楼到操场上参加体育活动的信号。

现举出实施例如下：

实施例一：

在教学楼下的操场旁的空地上设置太阳能光伏发电系统、风力发电系统、导电线、汇流器、储能电池、细颗粒物检测仪、操纵信号旗指令箱、升降信号旗控制器、信号旗杆甲、信号旗甲、信号旗杆乙、信号旗乙。太阳能光伏发电系统产生的电流和风力发电系统产生的电流通过导电线输入汇流器汇合、接着输入储能电池储存电能。从储能电池输出的电流分别向细颗粒物检测仪中的磷酸铁锂锂离子电池和升降信号旗控制器供电。空气从空气进气口进入细颗粒物检测仪，细颗粒物检测仪采用激光光源，可以直读粉尘质量浓度，在细颗粒物数值显示屏上显示出细颗粒物的数值，计算机计算出相关数据后，将污染程度数据信息通过信息传输线输入操纵信号旗指令箱。操纵信号旗指令箱向升降信号旗控制器发出指令，指令升降信号旗控制器控制信号旗甲和信号旗乙的升起或降落，用信号旗甲和信号旗乙的升起或降落通知教学楼上的学生是否下楼到操场上开展体育活动。

实施例二：

在教学楼下的操场旁的空地上设置太阳能光伏发电系统、风力发电系统、导电线、汇流器、储能电池、细颗粒物检测仪、操纵信号旗指令箱、升降信号旗控制器、信号旗杆甲、信号旗甲、信号旗杆乙、信号旗乙。太阳能光伏发电系统产生的电流和风力发电系统产生的电流通过导电线输入汇流器汇合、接着输入储能电池储存电能。从储能电池输出的电流分别向细颗粒物检测仪中的钴酸锂锂离子电池和升降信号旗控制器供电。空气从空气进气口进入细颗粒物检测仪，细颗粒物检测仪采用激光光源，可以直读粉尘质量浓度，在细颗粒物数值显示屏上显示出细颗粒物的数值，计算机计算出相关数据后，将污染程度数据信息通过信息传输线输入操纵信号旗指令箱。操纵信号旗指令箱向升降信号旗控制器发出指令，指令升降信号旗控制器控制信号旗甲和信号旗乙的升起或降落，用信号旗甲和信号旗乙的升起或降落通知教学楼上的学生是否下楼到操场上开展体育活动。