一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞

1.本发明属于伞具领域，具体涉及一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞。


背景技术：

2.雨天由于雨水洒落，会使得马路上的来往车辆的挡风玻璃和后视镜模糊不清，加上潮湿路面的光线反射会使得能见度大大降低，这会导致行走在马路上的路人有安全隐患，需要一种可预警的雨伞提醒过往的行人和车辆及时避让。现有的雨伞经常存在令持伞者无法完全挡雨的问题，这也是本发明需要解决的问题。同时这种晴雨伞也可在晴天作为遮阳伞使用。
3.之前的研究者们发明了用压力传感器和电池供电的预警雨伞，对于雨天等能见度较差的天气有较好的预警功能，但是仍然存在降雨量层级测量不够准确、无法实现自供能、更换电池较为繁琐的问题。
4.压电效应是指某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。因此压电贴片可用于收集雨滴洒落在雨伞伞面上振动产生的能量。
5.柔性光伏电池板相较于传统的光伏电池板具有可折叠且便于携带的优势，所以在本发明中将柔性光伏电池板贴在晴雨伞伞面，作为在晴天吸收太阳能的来源。
6.目前的电流控制的方式有在恒定频率开关变换器或开关模式功率变换器中，一般都是通过占空比控制而提供输出调节，也就是说通过调节功率开关器件的导通时间和关断时间的比率以响应输入或输出电压的变化。在这方面，常用的占空比控制和电流型控制是类似的，它们都是通过调节占空比来完成输出调节的。但它们的不同之处在于常用的占空比控制只能根据输出电压的改变来调节占空比，而电流型控制则根据主(功率)电感电流的变化来调节占空比。
7.与现有的预警雨伞相比，本发明根据压电效应，使用压电贴片采集雨水振动能量，在能量调节芯片中对不稳定电流进行调节为较稳定的电流，在能量分析芯片内可根据电流的大小，判断此时降雨量的等级；本发明可根据能量分析芯片分析得到的降雨强度与斜风雨角度，紫外线强度与太阳照射角度，智能调节电动旋转伸缩杆，改变晴雨伞的外观以达到遮阳避雨的功能。


技术实现要素：

8.为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞技术方案。
9.一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞，包括晴雨伞本体，所述晴雨伞本体包括晴雨伞手杖、设置于晴雨伞手杖上的晴雨伞伞骨及铺设于晴雨伞伞骨上的晴雨伞伞面，所述晴雨伞伞面的内侧设置压电贴片，所述压电贴片通过形变产生电能，所述晴雨伞
本体上设置蓄电池，所述蓄电池储存压电贴片产生的电能。
10.进一步地，所述晴雨伞伞面的内侧环布压电贴片，所述压电贴片与晴雨伞伞骨连接。
11.进一步地，所述晴雨伞伞面外侧设置柔性光伏电池板，所述柔性光伏电池板进行光伏发电并将电能储存于蓄电池。
12.进一步地，所述晴雨伞伞面外侧设置紫外线传感器，所述紫外线传感器用以检测紫外线。
13.进一步地，所述晴雨伞本体上设置能量分析模块，所述能量分析模块接受电流信息并对其进行分析。
14.进一步地，所述晴雨伞本体上设置智能显示器和预警灯。
15.进一步地，还包括伞面伸缩组件，所述伞面伸缩组件包括伸缩伞布和若干电动伸缩杆，所述伸缩伞布为环形结构，其靠近晴雨伞手杖一侧与晴雨伞伞面连接，远离晴雨伞手杖一侧与电动伸缩杆连接，若干所述电动伸缩杆环布于晴雨伞伞面边缘并与晴雨伞伞骨连接，其用以带动伸缩伞布展开和收拢。
16.进一步地，所述伞面伸缩组件有上下两个，一个为晴天伞面伸缩组件，其伸缩伞布为遮阳伸缩伞布，另一个为雨天伞面伸缩组件，其延伸伞布为遮雨伸缩伞布。
17.进一步地，还包括若干环布于晴雨伞伞面边缘并与晴雨伞伞骨连接的旋转电动机组件，所述旋转电动机组件用以驱动伞面伸缩组件转动，以调整伞面伸缩组件的倾斜角度。
18.所述晴雨伞伞面外侧设置柔性光伏电池板，所述柔性光伏电池板进行光伏发电并将电能储存于蓄电池；
19.所述晴雨伞伞面的内侧均匀环布压电贴片；
20.所述晴雨伞伞面外侧均匀环布紫外线传感器，所述紫外线传感器用以检测紫外线；
21.所述晴雨伞本体上设置能量分析模块，所述能量分析模块接受电流信息并对其进行分析；
22.所述晴雨伞本体上设置智能显示器和预警灯；
23.还包括伞面伸缩组件，所述伞面伸缩组件包括伸缩伞布和若干电动伸缩杆，所述伸缩伞布为环形结构，其靠近晴雨伞手杖一侧与晴雨伞伞面连接，远离晴雨伞手杖一侧与电动伸缩杆连接，若干所述电动伸缩杆环布于晴雨伞伞面边缘并与晴雨伞伞骨连接，其用以带动伸缩伞布展开和收拢；
24.所述伞面伸缩组件有上下两个，一个为晴天伞面伸缩组件，其伸缩伞布为遮阳伸缩伞布，另一个为雨天伞面伸缩组件，其延伸伞布为遮雨伸缩伞布；
25.当雨水降落至晴雨伞伞面时，压电贴片因振动产生电流，在能量分析芯片中分析降雨强度和雨滴坠落角度，在智能显示器中输出雨天伞面伸缩组件需要改变的形状参数，雨天伞面伸缩组件改变长度和角度，展开遮雨伸缩伞布以让持伞人既可避雨亦可看清前方道路，同时智能显示器控制预警灯开启；
26.当遇到晴天，柔性光伏电池板吸收太阳能，紫外线传感器将紫外线强度数据传输至智能显示器，智能显示器输出晴天伞面伸缩组件需要改变的形状参数，晴天伞面伸缩组件改变长度和角度，展开晴雨伞伞面以让持伞人遮阳。
27.本发明的有益效果是：
28.本发明根据压电效应，使用压电贴片采集雨水振动能量，在能量调节芯片中对不稳定电流进行调节为较稳定的电流，在能量分析芯片内可根据电流的大小，判断此时降雨量的等级；本发明可根据能量分析芯片分析得到的降雨强度与斜风雨角度，紫外线强度与太阳照射角度，智能调节伞面伸缩组件，改变晴雨伞的外观以达到遮阳避雨的功能。
附图说明
29.图1为一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞的整体结构示意图；
30.图2为一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞的压电贴片安装示意图；
31.图3为一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞的晴雨伞伞骨、旋转电动机组件及伞面伸缩组件安装示意图；
32.图4为一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞的内部线路图；
33.图5为一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞的雨天工作示意图；
34.图6为一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞的晴天工作示意图。
35.图中：1-晴雨伞伞面；2-晴雨伞伞骨；3-晴雨伞手杖；4-预警灯；5-压电贴片；6-智能显示器；7-紫外线传感器；8-柔性光伏电池板；9-能量分析芯片；10-蓄电池；11-雨天电动伸缩杆；12-雨天伸缩伞布；13-晴天伸缩伞布；14-电线；15-旋转电动机组件；16-晴天电动伸缩杆。
具体实施方式
36.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.下面结合附图对本发明作进一步说明。
38.请参阅图1-6，一种基于混合能量技术的自调节智能适应晴雨伞，包括晴雨伞本体，晴雨伞本体包括晴雨伞手杖3、若干环布于晴雨伞手杖3上端的晴雨伞伞骨2及铺设于晴雨伞伞骨2上的晴雨伞伞面1。晴雨伞伞面1的内侧均匀环布若干压电贴片5，晴雨伞伞面1的外侧即晴雨伞伞面1用于遮阳挡雨的那一面，晴雨伞伞面1的内侧即晴雨伞伞面1不用于遮阳挡雨的那一面，压电贴片5与晴雨伞伞骨2对应连接，当雨滴坠落到晴雨伞伞面1时，会产生振动，附着在晴雨伞伞面1的压电贴片5因受到形变产生电流，晴雨伞手杖3内部设置蓄电池10，蓄电池10储存压电贴片5产生的电能。
39.其中，压电贴片5安装在晴雨伞伞面1内侧，同时在晴雨伞伞面1上裁开几个长方形区域，让部分压电贴片5可从长方形区域伸出贴在晴雨伞伞面1外侧，同时再在长方形区域涂抹防水胶以让压电贴片5与晴雨伞伞面1贴合紧密。
40.进一步地，晴雨伞伞面1外侧设置柔性光伏电池板8和预警灯4，柔性光伏电池板8有一片或多片，多片呈均匀环布，预警灯4有多个，环布于晴雨伞伞面1外侧并与晴雨伞伞骨2连接，每个柔性光伏电池板8中部安装一排紫外线传感器7，晴雨伞手杖3内部设置能量分析模块9，能量分析模块9接受电流信息并对其进行分析。另外晴雨伞伞面1的外缘还设置晴
天伞面伸缩组件和雨天伞面伸缩组件，晴雨伞伞骨2远离晴雨伞手杖3一端还设置旋转电动机组件15。
41.其中，多组压电贴片5在雨滴坠落至晴雨伞伞面1之后因形变产生电流，电流经过有线传输至能量分析芯片9，在能量分析芯片9内对不稳定的电流调节为较稳定的电流传入蓄电池10中储存以备用，并分析降雨量大小，根据压电信号强弱分析晴雨伞哪块伞面降雨较强及降雨位置分布，分析电动伸缩杆伸长长度和旋转角度。
42.其中，多组柔性光伏电池板8安装在晴雨伞伞面1，吸收太阳能转化为电能传输至能量分析芯片9，产生较为稳定的输出电流，传入蓄电池10中储存以备用。
43.其中，智能显示器6安装在晴雨伞手杖3中部外周，其具有显示、分析计算以及操作的功能，起到给持伞人显示降雨情况及智能调节电动伸缩杆长度与旋转角度的作用。每根晴雨伞伞骨2上都会安装一组预警灯4，起到在雨天能见度较低的情况下给过往的行人和车辆预警的作用。
44.其中，紫外线传感器7安装在每部分晴雨伞伞面1的柔性光伏电池板8中部，检测紫外线强度，根据不同伞面上的紫外线强度分析此时晴雨伞被照射的伞面进而得到此时的太阳照射角度，并将紫外线强度及太阳照射角度传输至智能显示器6。
45.其中，旋转电动机组件15有多个，以晴雨伞手杖3为中心环布，旋转电动机组件15的壳体内置上下两个微型电机，晴天伞面伸缩组件和雨天伞面伸缩组件均通过旋转电动机组件15进行安装和调整。具体地，晴天伞面伸缩组件包括晴天伸缩伞布13和若干晴天电动伸缩杆16，晴天伸缩伞布13为环形结构，采用黑胶材料制成，其靠近晴雨伞手杖3一侧与晴雨伞伞面1连接，远离晴雨伞手杖3一侧与晴天电动伸缩杆16连接，若干晴天电动伸缩杆16环布于晴雨伞伞面1边缘并与旋转电动机组件15中位于上端的微型电机的输出轴连接，晴天电动伸缩杆16用以带动晴天伸缩伞布13展开和收拢，旋转电动机组件15用以带动晴天伞面伸缩组件调整倾斜角度。雨天伞面伸缩组件位于晴天伞面伸缩组件下端，其包括雨天伸缩伞布12和若干雨天电动伸缩杆11，雨天伸缩伞布12为环形结构，采用透明塑胶材料制成，其靠近晴雨伞手杖3一侧与晴雨伞伞面1连接，远离晴雨伞手杖3一侧与雨天电动伸缩杆11连接，若干雨天电动伸缩杆11环布于晴雨伞伞面1边缘并与旋转电动机组件15中位于下端的微型电机的输出轴连接，雨天电动伸缩杆11用以带动晴天伸缩伞布13展开和收拢，旋转电动机组件15用以带动雨天伞面伸缩组件调整倾斜角度。
46.本发明根据能量分析芯片9和紫外线传感器7得到的紫外线强度及太阳照射角度，调整晴天伞面伸缩组件，展开晴天伸缩伞布13。持伞者可以在智能显示器6上调整晴天电动伸缩杆16的长度和角度也可以由智能显示器6根据实际情况自调节。
47.本发明根据能量分析芯片9得到的降雨强度和斜风雨角度调整雨天伞面伸缩组件，展开雨天伸缩伞布12。持伞者可以在智能显示器6上调整雨天电动伸缩杆11的长度和角度也可以由智能显示器6根据实际情况自调节。
48.如图4所示，本发明主要有两条主要电路，首先是由压电贴片5、能量分析芯片9、蓄电池10、智能显示器6、预警灯4、旋转电动机15及雨天电动伸缩杆11构成，主要适用于雨天；其次是柔性太阳能电池板8、能量分析芯片9、蓄电池10、智能显示器6、紫外线传感器7、旋转电动机15及晴天电动伸缩杆16构成，主要适用于晴天。
49.本发明的工作原理：
50.当雨水降落至晴雨伞伞面2时，压电贴片5因振动产生电流，在能量分析芯片9中分析降雨强度和斜风雨作用在晴雨伞伞面上的位置，在智能显示器6中输出雨天伞面伸缩组件需要改变的形状参数，雨天伞面伸缩组件改变长度和角度，展开遮雨伸缩伞布12以让持伞人既可避雨亦可看清前方道路，同时智能显示器6控制预警灯4开启。
51.当遇到晴天，柔性光伏电池板8吸收太阳能，紫外线传感器7将紫外线强度数据传输至智能显示器6，智能显示器6输出晴天伞面伸缩组件需要改变的形状参数，晴天伞面伸缩组件改变长度和角度，展开晴雨伞伞面1以让持伞人遮阳。
52.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。