作品名稱：新能源公交站臺
學(xué)校名稱：山東理工大學(xué)
參賽隊伍：新能源公交車站臺
參賽學(xué)生：肖嘯 劉浩 路為政
指導(dǎo)老師：王洪博 姜運(yùn)生
開發(fā)背景：
目前國家持續(xù)推進(jìn)能源體系的改革，深入推進(jìn)能源革命，著力推動能源生產(chǎn)利用方式變革，優(yōu)化能源供給方式，提高能源利用率，是交通領(lǐng)域未來發(fā)展的必然趨勢。目前全國281個地級及以上城市的公交站點(diǎn)覆蓋率平均值為64.4%，公交站臺數(shù)目約30萬個，其中約20%的站臺配備有監(jiān)控、電子站牌等智能用電設(shè)備，公交站牌數(shù)量巨大，其每年將產(chǎn)生巨額用電費(fèi)用，同時也將造成巨大的用電損耗，但目前市面上鮮見采用新能源供電的公交站臺，為此，我們設(shè)計出一種利用新能源進(jìn)行供電的智能公交站臺。
結(jié)構(gòu)：
新能源公交站臺由新能源供電模塊、人性化功能模塊、蓄電池模塊組成。
功能及使用：
我們設(shè)計出的新能源智能公交站臺，能夠在實(shí)現(xiàn)智能降溫系統(tǒng)、光感 LED 照明模塊、USB 快速充電模塊以及智能公交站牌顯示等智能功能的基礎(chǔ)上，采用新能源供電，大大提升了公交出行方式對市民的吸引力，從而達(dá)到促進(jìn)公共交通發(fā)展、節(jié)能減排的目的。此項目的推廣能有效的節(jié)約城市用電，具有良好的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。根據(jù)現(xiàn)有公交站臺進(jìn)行改造，迎合當(dāng)代市民出行需求，促進(jìn)交通發(fā)展，節(jié)能減排。
1.供電裝置
1.1太陽能發(fā)電裝置
智能公交站牌以太陽光為主要能源，節(jié)能無污染，不需要人工操作穩(wěn)定可靠，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。我們采用采用的單晶硅半導(dǎo)體太陽能發(fā)電片，光能轉(zhuǎn)化率可高達(dá)13%到15%，實(shí)驗室最高光能轉(zhuǎn)化率可高達(dá)23%。
1.2風(fēng)力發(fā)電裝置
冬季多風(fēng)、少光，風(fēng)力發(fā)電主要在太陽能發(fā)電不足的情況下提供電力補(bǔ)充。我們將風(fēng)力發(fā)電裝置安裝在公交站牌的頂端，便于接收風(fēng)能，和太陽能電板共同發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度（微風(fēng)的程度），便可以開始發(fā)電。因為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。所以我們也將風(fēng)力發(fā)電加入到公交站牌的電力系統(tǒng)之中。
1.3溫差發(fā)電裝置
夏季少風(fēng)，但地表溫度與空氣溫度差值較大，為補(bǔ)充風(fēng)力發(fā)電的不足，我們加入半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊。它是利用半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)原理進(jìn)行發(fā)電，有著無噪音、壽命長、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
2.人性化智能功能實(shí)現(xiàn)
人性化服務(wù)設(shè)施設(shè)計包括USB快速充電模塊、智能降溫系統(tǒng)、光感LED照明模塊以及智能公交顯示站牌。
為了更好的解決乘客在出行過程中遇見的智能移動設(shè)備供電問題、提高乘客出行體驗，我們在公交站臺上安裝手機(jī)智能充電裝置。電源管理模塊可產(chǎn)生穩(wěn)定的12V電壓，再通過USB降壓穩(wěn)壓模塊將電壓降到普通智能手機(jī)充電所需電壓，行人不需攜帶充電器及數(shù)據(jù)線，只需通過我們提供的micro、Tpye-c、Apple Lighting接口完成快速充電。
2.2風(fēng)扇智能散熱系統(tǒng)
在炎熱的夏季，在公交站等候公交車會是一件令人煩躁的事情，為此我們的設(shè)計增添了一個風(fēng)扇散熱裝置，利用新能源驅(qū)動風(fēng)扇給人體降溫。為了避免造成電力的浪費(fèi)，我們采取人體感應(yīng)模塊結(jié)合溫度傳感器對風(fēng)扇的通斷進(jìn)行智能控制。
2.3光感LED照明模塊
我們的公交站牌將使用LED照明。LED光源有發(fā)光效率高，耗電量少，使用壽命長，安全可靠性強(qiáng)，有利于環(huán)保等節(jié)能特性。更有高效節(jié)能，超長壽命，健康綠色環(huán)保，保護(hù)視力，光效率高，安全系數(shù)高等優(yōu)勢。為方便出行，解決夜間無照明或照明光線弱的問題，特在站臺頂部安裝環(huán)繞式LED照明裝置。此裝置由光線傳感器（如圖）控制，可根據(jù)實(shí)際需求調(diào)節(jié)光敏傳感器精度。
2.4基于TFT液晶屏幕顯示的智能公交站牌
顯示功能是基于公交車GPS終端系統(tǒng)及公交調(diào)度中心服務(wù)平臺，利用GSM移動通信技術(shù)，以及stm32單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。
3.蓄電池及控制器功能分析
3.1蓄電池安裝位置及功能
太陽能電池密封組件以一定的傾角固定在雨篷上，與太陽能電池組件相連接的控制器，及與控制器相連接的蓄電池共同安裝在一個箱體內(nèi)，此箱體由金屬材料構(gòu)成且固定站牌下面。箱體外殼設(shè)置有通風(fēng)散熱設(shè)施，這種通風(fēng)散熱設(shè)施是多孔結(jié)構(gòu)，一方面避免箱體內(nèi)溫度過高，另一方面起到擋風(fēng)避雨的作用，使蓄電池和控制器免遭損傷。
創(chuàng)新性及實(shí)用性：
與傳統(tǒng)的公交站臺相比，新型站臺完全采用新能源進(jìn)行供電，新能源公交站臺通過采用溫度發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電及太陽能發(fā)電多種新能源供電途徑解決了因天氣原因而造成單一斷電的情況，保證站臺持續(xù)供電。
(1)新能源使用過程中清潔、無污染、安全可靠；
(2)安裝簡便且運(yùn)用靈活，可根據(jù)系統(tǒng)的不同要求采用不同數(shù)量的太陽電池組件以滿足實(shí)際工作需要；
(3)新能源公交車站作為獨(dú)立單位，無須市電網(wǎng)進(jìn)線，故而省略諸多環(huán)節(jié)，安裝后可即刻開通使用；
(4)安全性能穩(wěn)定的供電系統(tǒng)設(shè)計電壓為12 V低壓電源，避免了市電220 V供電因接觸不良時的漏電、觸電事故；
(5)單、多晶硅太陽能電池組件能抗冰雹沖擊，并在高低溫劇變的環(huán)境下使用，在使用期間內(nèi)無須維護(hù)，系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠;風(fēng)力發(fā)電技術(shù)與溫差發(fā)電技術(shù)日趨成熟，可靠性極強(qiáng)。
(6)大量使用太陽能電站，可以有效地緩解電力緊張的局面，利用站臺自身設(shè)施來發(fā)電，不消耗燃料，不污染環(huán)境，還能夠改善供電質(zhì)量，調(diào)節(jié)峰電，保證城市電力供給。
(7)使用新能源可解決目前廣告牌無故停電的問題，解決客戶與廣告公司之間的糾紛，促進(jìn)廣告事業(yè)的發(fā)展，繁榮地方經(jīng)濟(jì)。此外，將進(jìn)一步促進(jìn)太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，增加就業(yè)機(jī)會，創(chuàng)造稅收。
(8)在城郊偏遠(yuǎn)地區(qū)，鋪設(shè)電網(wǎng)成本就高的地區(qū)，可實(shí)現(xiàn)城市公交車站的現(xiàn)代化建設(shè)，為市民出行提供方便和人身安全保障。
(9)建設(shè)太陽能公交車站環(huán)境效益明顯，同時也可減輕城市的供電負(fù)擔(dān)。
