一种风光储充一体化的智能草坪养护系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种风光储充一体化的智能草坪养护系统，包括绿色房部分、供能部分、机器人部分和控制部分，绿色房部分上部设有自动跟踪太阳装置、风力发电机和雨水收集装置，自动跟踪太阳装置利用摄像头检测太阳能板的阴影长度驱动舵机云台转动；绿色房部分和机器人部分之间连接供能部分，以提供系统的全部电能；控制部分通过各种传感器、机器视觉和摄像头检测信号，驱动履带式机器人部分自主导航与路径规划，执行智能除草、补水浇灌或浇灌施肥等功能。与现有技术相比，本实用新型专利技术可解决草坪养护系统能源利用率低、能耗大及智能化和适应性不强等问题，智能环保、能源利用率高、功率较低、稳定性和适应性较强，能承担繁重的草坪护养工作。

【技术实现步骤摘要】
一种风光储充一体化的智能草坪养护系统
本技术涉及一种草坪养护装置，尤其是涉及一种风光储充一体化的智能草坪养护系统。
技术介绍
现阶段，新能源高效利用推动能源革命快速向前发展，太阳能、风能等多能互补正是顺应发展趋势的清洁可再生的利用模式。风光储充联合发电系统将太阳能和风能的转换、存储和释放，能够提供稳定的高品质电能输出，极大提高系统的功率输出特性，增加电网对可再生能源的消纳能力，同时缓解因电能需求量的波动而引起的电网不稳定，增强电网削峰填谷的适应能力，提高电能利用效率。无线充电与高效储能对发展分布式能源起到关键作用，现有无线电力传输形式主要分为短程、中程和远程传输三大类。短程传输主要通过电磁感应电力传输技术来实现，电磁感应传输功率大，传输距离很短。而中程传输是利用电磁耦合共振/射频技术来完成电力传输，传输距离较长，是目前较为成熟的技术，并且安全性较高。远程传输通过微波/激光电力传输技术来实现，该技术尚处于开发阶段，安全性和可靠性仍需论证和完善，且射束能量在传输过程中会有部分损失。基于以上
技术介绍
，中程电力传输技术是一种极具应用潜力的无线传输技术。储能技术主要涉及储电、储热和储氢，储电又主要包括储能电池。目前储能电池普遍存在比能量和比功率较低，循环性能和倍率性能较差，如何有效提高储能电池的循环倍率成为目前研究的热点。智能草坪养护机器人作为智能制造和绿化工程交叉领域，逐渐成为智慧城市绿色智能发展的重点，经过几代机器人的升级创新，已经开始向市场推广，但需要进行大规模市场化生产还存在诸多关键瓶颈。如能源利用率太低、机器人载重大和重心高以及智能化程度较低，导致设备的自供能程度低、功率较大、安全性和稳定性较低以及草坪养护过程劳动力消耗过大等。通过提高可再生能源利用率、减轻机器人自重、降低设备的重心同时通过智能算法优化其整体性能，能够推动草坪养护机器人市场化进程。中国专利CN201520407751.5提出一种风光储离/并网发电的电动汽车无线发电系统设计，包括风光储发电装置、无线功率发射装置和无线功率接收装置等组成。虽然该专利能够利用太阳能和风能用于电能存储，然后通过无线输电装置输出稳定电能，供电动汽车充电。但太阳能、风能利用效率较低，充储电容量小且时间较长；对比专利CN201710793801.1提出的一种节能环保太阳能机器人设计，包括机架、行走电机以及滑动件、前部架体、中部架体以及后部架体，将太阳能板布置在机器人的机架前部，导致机器人载重大且重心高，使得设备的功率过大且稳定性和可靠性偏低，区域迁移能力较差。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种风光储充一体化的智能草坪养护系统，能显著提高能源利用率、降低机器人工作功率以及提升系统的智能化程度和稳定性能，达到自供能、智能环保、可复制推广的目的。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种风光储充一体化的智能草坪养护系统，包括：绿色房部分，所述的绿色房部分位置固定，绿色房部分主体上设有太阳能发电装置、风力发电装置和雨水收集装置；供能部分，包括储能电池、无线充电装置和蓄电池，所述的储能电池位置固定，其输入端通过电能转换装置与太阳能发电装置和风力发电装置连接，输出端通过无线充电装置与蓄电池无线连接；机器人部分，包括行走机构以及设置在行走机构上的除草刀具、浇灌水箱和喷头，所述的浇灌水箱分别与雨水收集装置和喷头连接，所述的蓄电池设置在行走机构上，用于提供所述的机器人部分的动力来源；控制部分，与机器人部分和绿色房部分连接，用于控制机器人部分和太阳能发电装置的动作。进一步的，所述的太阳能发电装置为自动跟踪太阳装置，包括太阳能板、用于改变太阳能板角度的转动机构和用于拍摄太阳能板在参照物上产生的阴影的摄像头，所述的控制部分分别与转动机构和摄像头连接。进一步的，所述的行走机构为履带底盘。进一步的，所述的系统还包括与控制部分连接的土壤湿度传感器和土壤氮磷钾检测传感器。进一步的，所述的系统还包括与控制部分连接的高度传感器。进一步的，所述的除草刀具包括用于调节刀口高度的伸缩杆，所述的伸缩杆与控制部分连接。进一步的，所述的系统还包括设置在浇灌水箱中的液位传感器，所述的浇灌水箱和雨水收集装置之间的通道上设有电开关，所述的电开关与控制部分连接。进一步的，所述的液位传感器包括水位显示模块和水位采集模块，所述的水位显示模块包括用于表示液位的LED阵列，所述的水位采集模块输出端与控制部分连接，并通过AD转换器与LED阵列连接。进一步的，所述的无线充电装置包括发射端和接收端，所述的发射端设有高频振荡器。与现有技术相比，本技术具有以下优点：(1)风光互补、储充结合、雨水收集、智能除草、补水浇灌和选择性浇灌施肥组成智能草坪养护系统，将可再生能源利用和智能控制高度融合，能够代替复杂繁重的草坪护养工作，同时提高能源利用率，进而达到节能减排、推动绿色能源发展的目的。(2)太阳能发电装置为自动跟踪太阳装置，包括太阳能板、用于改变太阳能板角度的转动机构和用于拍摄太阳能板在参照物上产生的阴影的摄像头，控制部分分别与转动机构和摄像头连接，自动跟踪太阳角度，有利于提高太阳能的利用效率。(3)雨水收集与液位控制相结合，将收集的雨水用于草坪浇灌，提高水资源利用率，同时将新型液位传感器采集到的信号，经程序处理后驱动电磁阀工作，达到精确补水的效果。(4)无线充电与高效储电巧妙组合，将机器人部分与绿色房部分分离，不仅能够使发电系统更稳定，而且能够降低机器人部分的载重和重心，极大地降低机器人的功率，提高其稳定性和适应性，增强区域迁移能力。(5)利用液位传感器、土壤湿度传感器、氮磷钾检测传感器、小草高度传感器、摄像头、机器视觉和激光传感器采集多种信号，经过程序控制后，驱动机器人选择性执行补水、浇灌、施肥和除草功能，能够代替多种复杂的人工劳动，工作效率、安全性和可靠性较高。附图说明图1是本实施例的整体系统结构示意图；图2是本实施例的绿色房部分结构示意图；图3是本实施例的供能部分结构示意图；图4是本实施例的机器人部分结构示意图；图5是本实施例的控制部分结构示意图；图中：1为绿色房部分；101为自动跟踪太阳装置；102为垂直轴风力发电机；103为凹槽型虹吸雨水收集装置；104为舵机云台；105为太阳能板；106为摄像头；2为供能部分；201为储能电池；202为无线充电装置；203为蓄电池；204为承重板；205为逆变器；206为高频振荡器；3为机器人部分；301为除草刀具；301a为除草刀具升缩杆；302为机器底盘；302a为导向轮；302b为支重轮；302c为驱动轮；302d为拖带轮；303为浇灌水箱；304为选择型喷头；4为控制部分；401为程序控制板；401a为驱动器；401b为供能电池；402为选择型浇灌施肥模块；402a为土壤湿度传感器；402b为土壤氮磷钾检测传感器；403为自主导航与路径规划模块；403a为机器视觉模块；403b为激光传感器；404为智能除草模块；404a为高度传感器；405为补水浇灌模块；405a为电磁阀；405b为液位传感器；406为自动跟踪太阳模块。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风光储充一体化的智能草坪养护系统，其特征在于，包括：绿色房部分(1)，所述的绿色房部分(1)位置固定，绿色房部分(1)主体上设有太阳能发电装置、风力发电装置和雨水收集装置(103)；供能部分(2)，包括储能电池(201)、无线充电装置(202)和蓄电池(203)，所述的储能电池(201)位置固定，其输入端通过电能转换装置与太阳能发电装置和风力发电装置连接，输出端通过无线充电装置(202)与蓄电池(203)无线连接；机器人部分(3)，包括行走机构以及设置在行走机构上的除草刀具(301)、浇灌水箱(303)和喷头，所述的浇灌水箱(303)分别与雨水收集装置(103)和喷头连接，所述的蓄电池(203)设置在行走机构上，用于提供所述的机器人部分(3)的动力来源；控制部分(4)，与机器人部分(3)和绿色房部分(1)连接，用于控制机器人部分(3)和太阳能发电装置的动作。

【技术特征摘要】
1.一种风光储充一体化的智能草坪养护系统，其特征在于，包括：绿色房部分(1)，所述的绿色房部分(1)位置固定，绿色房部分(1)主体上设有太阳能发电装置、风力发电装置和雨水收集装置(103)；供能部分(2)，包括储能电池(201)、无线充电装置(202)和蓄电池(203)，所述的储能电池(201)位置固定，其输入端通过电能转换装置与太阳能发电装置和风力发电装置连接，输出端通过无线充电装置(202)与蓄电池(203)无线连接；机器人部分(3)，包括行走机构以及设置在行走机构上的除草刀具(301)、浇灌水箱(303)和喷头，所述的浇灌水箱(303)分别与雨水收集装置(103)和喷头连接，所述的蓄电池(203)设置在行走机构上，用于提供所述的机器人部分(3)的动力来源；控制部分(4)，与机器人部分(3)和绿色房部分(1)连接，用于控制机器人部分(3)和太阳能发电装置的动作。2.根据权利要求1所述的一种风光储充一体化的智能草坪养护系统，其特征在于，所述的太阳能发电装置为自动跟踪太阳装置(101)，包括太阳能板(105)、用于改变太阳能板(105)角度的转动机构和用于拍摄太阳能板(105)在参照物上产生的阴影的摄像头(106)，所述的控制部分(4)分别与转动机构和摄像头(106)连接。3.根据权利要求1所述的一种风光储充一体化的智能草坪养护系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴韶飞，潘卫国，杨执钧，王丹豪，闫霆，项文威，秦岭，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：新型
国别省市：上海,31