УСТАНОВКА ДЛЯ ОСВЕЩЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ ТЕРРИТОРИИ
AMBIENT AREA LIGHTING PLANT

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к установке для освещения окружающей территории, с большим количеством осветительных устройств, которые распределены по окружающей территории и выполнены с возможностью подъезда к ним по сети дорог, причём каждое осветительное устройство имеет фонарь, ветряной и/или солнечный модуль для генерирования питающего фонарь, преобразованного из ветряной или солнечной энергии, электрического тока, буферную батарею для промежуточного сохранения преобразованного из ветряной или солнечной энергии электрического тока, а также зарядный вход для зарядки буферной батареи.
Уровень техники
При первичном монтаже осветительной установки для городского района, загородного района, парка и проч. с традиционными уличными фонарями примерно две трети инвестиционных затрат уходит лишь на прокладку кабелей, соединяющих отдельные уличные фонари. Поэтому, большим преимуществом является использование, вместо традиционных проводных фонарей ветряных или солнечных фонарей, которые в местах своей установки могут, соответственно, автономно снабжаться током из ветряных или солнечных модулей. Буферная батарея может при этом резервировать генерированный в течение дня, преобразованный из солнечной энергии или, при наличии ветра, преобразованный из ветряной энергии, электрический ток, для использования ночью или в период ветряного затишья. Широкому применению установок с ветряными или солнечными фонарями препятствуют, однако, ограничения в плане достаточного энергобаланса, в частности, вне солнечной зоны, где использование солнечных модулей зимой незначительно, или в регионах с малой ветряной активностью.
Раскрытие изобретения
Изобретение ставит своей целью преодоление этих недостатков и создание осветительной установки с ветряными и/или солнечными фонарями, которые могут надёжно использоваться также и в местностях с малой ветряной активностью или в местностях вне солнечной зоны.
Эта цель достигается посредством установки ранее указанного типа, которая в соответствии с изобретением, отличающаяся тем, что далее содержит:
общую зарядную станцию для осветительных устройств, которая выполнена с возможностью подъезда по сети дорог и имеет зарядный выход для выдачи зарядного тока, и
автономно перемещающийся по сети дорог робот, который имеет аккумулятор и курсирует между первым положением, в котором он пристыковывается к зарядному выходу зарядной станции и сохраняет её зарядный ток в аккумуляторе, и несколькими вторыми положениями, в которых он пристыковывается, соответственно, к зарядному входу осветительного устройства и заряжает его буферную батарею из аккумулятора.
Осветительная установка в соответствии с изобретением может компенсировать обусловленные временем суток или сезонные дефициты у ветряных или солнечных модулей отдельных осветительных устройств посредством создания обладающей искусственным интеллектом, вспомогательной и зарядной системы для фонарей. Один единственный, автономно перемещающийся робот может сразу подзарядить большое количество фонарей благодаря тому, что распределяет расходы на установку и содержание центральной инфраструктуры, состоящей из зарядной станции и робота, на большое количество фонарей. В результате, благодаря этому, небольшие первичные расходы на монтаж установки с ветряным или солнечным фонарём могут быть объединены с надёжностью традиционных проводных осветительных установок. Небольшие инфраструктурные расходы на осветительную установку в соответствии с изобретением делают возможным, таким образом, также широкое применение её в местностях с малой или лишь эпизодической ветряной активностью, или с небольшим или сильно колеблющимся солнечным излучением, или с зонами ослабления ветра или затенения солнца, вследствие наличия зданий или растительности. Также возрастающая с годами потребность в энергоснабжении осветительных устройств, к примеру, вследствие последующего подключения дополнительных пользователей энергии на опоре или за счёт старения фонарей, может быть посредством этого компенсирована, без необходимости замены установленных ветряных или солнечных модулей на более мощные. Следующим преимуществом является то, что ёмкость буферных батарей может быть существенно снижена, так как более нет необходимости в многодневной автономной работе осветительных устройств, если робот, к примеру, один раз в день, подзаряжает их. Суточной энергетически автономной работы достаточно для того, чтобы получить существенную экономию в расходах, за счёт использования меньших буферных батарей.
Робот может, к примеру, в соответствии с заданным планом движения или графиком движения по сети дорог, объезжать отдельные осветительные устройства и, в зависимости от уровня зарядки, подзаряжать их буферные батареи. Альтернативный предпочтительный вариант осуществления изобретения, отличающийся тем, что каждое осветительное устройство имеет оснащённую передатчиком схему контроля уровня зарядки буферной батареи и осуществлено для того, чтобы при небольшом уровне зарядки подавать посредством передатчика сигнал запроса. Такой сигнал запроса может быть, в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, направлен непосредственно роботу. Робот имеет в этом случае приёмное устройство и осуществлён для того, чтобы при приёме сигнала запроса подъехать к посылающему сигнал осветительному устройству и зарядить его. В альтернативном варианте сигнал запроса может быть принят зарядной станцией, а она имеет приёмное устройство и осуществлена для того, чтобы при приёме сигнала запроса посылать робот к посылающему сигнал осветительному устройству, для его зарядки. В любом случае, благодаря этому, перемещения робота могут быть минимизированы и в индивидуальном порядке согласованы с потребностью в зарядке отдельных осветительных устройств.
Сигнал вызова либо сам может содержать данные о положении посылающего сигнал осветительного устройства, так что робот знает куда он должен ехать, либо сигнал вызова содержит лишь код опознавания осветительного устройства, а в установке, к примеру, в зарядной станции или в роботе, предусмотрено запоминающее устройство с кодами опознавания и соответствующими им данными о положении осветительных устройств, в котором может быть найдено соответствующее принятому коду опознавания положение осветительного устройства, для направления туда робота.
Осветительная установка в соответствии с изобретением подходит для монтажа на всех типах сетей дорог, будь то наземные, водные сети дорог или даже воздушные коридоры. В соответствии с первым примером осуществления изобретения, который пригоден для оснащения городских районов, загородных районов, парков и проч., сеть дорог является наземной сетью дорог, а робот беспилотным наземным транспортным средством.
В альтернативном варианте осуществления, который пригоден для оснащения набережных, портов и проч., сеть дорог является сетью водных дорог, а робот беспилотным водным транспортным средством.
В обоих вариантах предпочтительно каждое осветительное устройство имеет опору, на нижнем конце которой располагается зарядный вход, а на верхнем конце фонарь, так что наземное или водное транспортное средство может легко достигать зарядного входа с кромки дороги или воды.
В следующем альтернативном варианте, который также пригоден для оснащения непроезжих территорий, сеть дорог является сетью воздушных коридоров, а робот беспилотным воздушным транспортным средством (беспилотным летательным аппаратом, БПЛА). Для этого предпочтительно каждое осветительное устройство имеет опору, на верхнем конце которой располагается зарядный вход, так что оно хорошо доступно для беспилотного робота.
В каждом из вариантов осуществления опоры осветительных устройств могут быть использованы также для того, чтобы располагать на них другие запитанные током устройства, как то, оптические или акустические сигнальные устройства, радиопередатчики или радиомаршрутизаторы, чтобы иметь возможность сооружать на окружающей территории, к примеру, беспроводную инфраструктуру передачи сигнала и радиосвязи.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется далее более детально на основании представленных в приложенных чертежах примерах осуществления. На чертежах изображены:
фиг. 1 - установка в соответствии с изобретением, смонтированная на представленной в качестве примера окружающей территории, на схематичном виде сверху; и
фиг. 2-4 - различные варианты осуществления установки в соответствии с изобретением, соответственно, на схематичных видах сбоку.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 представлена осветительная установка 1 для освещения окружающей территории 2, в данном случае парка с сетью 3 дорог, зданиями 4 и прудом, причём установка 1 состоит из нескольких компонентов. Установка 1 содержит в качестве первого компонента большое количество осветительных устройств 5, которые для освещения окружающей территории 2 расположены с распределением по ней, к примеру, вдоль сети 3 дорог для освещения сети 3 дорог. Одно из этих осветительных устройств 5 в качестве примера детально представлено на фиг. 2.
В соответствии с фиг. 2 каждое осветительное устройство 5 («фонарь с ветряным или солнечным модулем») имеет опору 6, которая на своём верхнем конце посредством кронштейна 7 удерживает фонарь 8 и оснащена солнечным модулем 9' (фиг. 2, 4) и/или ветряным модулем 9'' (фиг. 3), для генерирования преобразованного из солнечной и/или ветряной энергии электрического тока, который питает фонарь 8. Питающий фонарь 8 преобразованный из солнечной и/или ветряной энергии электрический ток ветряного или солнечного модуля 9', 9'' может быть промежуточно аккумулирован в буферной батарее 10 осветительного устройства 5, к примеру, для создания запаса генерированного в течение дня, преобразованного из солнечной энергии электрического тока для ночного времени суток или генерированного при наличии ветра, преобразованного из ветряной энергии электрического тока, для периода ветряного затишья. Электронная схема 11 регулирует при этом зарядку буферной батареи 10 посредством ветряного или солнечного модулей 9', 9'', а также питание фонаря 8 от ветряного или солнечного модулей 9', 9'', и/или от буферной батареи 10. Через зарядный вход 12 на нижнем конце опоры 6 буферная батарея 10 может заряжаться также от внешнего источника, как будет пояснено далее более детально.
В качестве солнечного модуля 9' могут использоваться те известные в технике фотоэлектрические модули, которые преобразуют падающий (солнечный) свет в электрический ток («солнечный ток»). Солнечные модули 9' могут монтироваться при этом как сбоку на опоре 6 или вокруг опоры 6, к примеру, в форме втулки, как представлено, так и в форме плоских панелей на верхнем конце опоры 6 или её кронштейна 7. Если осветительное устройство 5 в альтернативном варианте или в дополнение к солнечному модулю 9' имеет ветряной модуль 9'' для генерирования преобразованного из ветряной энергии электрического тока, то для этого может быть использован любой известный в технике тип ветряных турбин, как схематично представлено на фиг. 3.
Возвращаясь к фиг. 1, установка 1 содержит в качестве второго компонента общую зарядную станцию 13 для всей группы осветительных устройства 5 для окружающей территории 2. Зарядная станция 13 через сеть 3 дорог соединена с осветительными устройствами 5. Как представлено на фиг. 2, зарядная станция 13 имеет зарядный выход 14 для выдачи зарядного тока, который запитан от источника 15 тока зарядной станции 13. Источник 15 тока может быть любого типа, к примеру, батареей, приводимым в действие посредством силы возгорания генератором тока и/или элементом 16 подсоединения к общедоступной электросети.
В соответствии с фиг. 1 и 2 установка 1 содержит в качестве третьего компонента автономно перемещающийся по сети 3 дорог робот 17, который курсирует между зарядной станцией 13 и осветительными устройствами 5, для их зарядки или подзарядки. Для этого робот 17 имеет внутренний аккумулятор 18 и, по меньшей мере, одну зарядную муфту 19, посредством которой он в первом положении (фиг. 1) пристыковывается к зарядному выходу 14 зарядной станции 13 и аккумулирует её зарядный ток в свой аккумулятор 18. Когда аккумулятор 18 оказывается заряжен, робот 17 покидает зарядную станцию 13, пристыковывается посредством своего зарядного соединительного элемента 19 к зарядному выходу 12 одного из осветительных устройств 5 и в этом втором положении (фиг. 3) заряжает или подзаряжает буферную батарею 10 осветительного устройства 5 из своего аккумулятора 18. Электронная схема 20 робота 17 регулирует при этом как зарядку аккумулятора 18 в зарядной станции 13, так и выдачу зарядного тока из аккумулятора 18 на осветительное устройство 5.
Зарядный соединительный элемент 19 может быть помещён, к примеру, на выполненный с возможностью откидывания или выдвигания зарядный рукав робота 17. Таким образом, робот 17 может достигать также и труднодоступных зарядных входов 12 осветительных устройства 5, которые располагаются, к примеру, на расстоянии нескольких метров в сторону от сети 3 дорог, а также имеет возможность преодолевать, к примеру, снежные сугробы. При использовании такого, выполненного с возможностью откидывания или выдвигания, зарядного соединительного элемента 19 зарядные входы 12 осветительных устройства 5 могут дополнительно располагаться и выше на опоре 6, для более сложных манипуляций. Зарядные входы 12 могут быть размещены также и, соответственно, отдельно от опоры 6 и посредством кабеля могут быть соединены с опорой 6, для улучшения, в случае необходимости, их досягаемости для робота 17.
По сети 3 дорог робот 17 перемещается полностью автономно, что известно из области применения роботов-косилок, роботов-пылесборников или самодвижущихся транспортных средств. Для этого могут применяться все известные в технике самоходные технологии, к примеру, автоматическая парковка и автоматическое управление посредством навигации со спутников и сохранённой в схеме 20 уличной сети в цифровом варианте, когда положения зарядной станции 13 и осветительных устройств 5 сохранены в запоминающем устройстве. В альтернативном варианте или в дополнение возможно использование позиционирующих или опорных маяков вдоль сети 3 дорог, которые, к примеру, посредством световых или радионаводящих сигналов направляют робот 17. Использование проложенных в грунте индукционных петель, проводящих антенн и проч. также возможно для проведения робота 17 к зарядной станции 13 или от неё, а также к осветительным устройствам 5 или от них.
Траектория движения робота 17 выбирается при этом в соответствии с ёмкостью его аккумулятора 18 и потребностью в зарядке осветительных устройств 5. Так робот 17, к примеру, после каждой зарядки осветительного устройства 5 может снова вернуться к зарядной станции 13, чтобы самому зарядиться, или же он может объехать и зарядить следом друг за другом несколько осветительных устройств 5, прежде чем вернётся к зарядной станции 13, для подзарядки.
Робот 17 может проходить заданный маршрут по сети 3 дорог и заряжать каждое осветительное устройство 5, которое он встречает на пути. В альтернативном варианте осветительные устройства 5 могут, однако, также индивидуально сигнализировать о необходимости своей зарядки роботу 17 или зарядной станции 13, что будет пояснено далее.
Для этой цели дополнительно каждое осветительное устройство 5 оснащено подсоединённым к схеме передатчиком 21, и схема 11 контролирует уровень зарядки буферной батареи 10. Когда уровень зарядки опускается ниже заданного порогового значения, схема 11 инициирует подачу сигнала 22 запроса посредством передатчика 21.
Сигнал 22 запроса в первом варианте осуществления может быть напрямую воспринят приёмным устройством 23 робота 17 и побуждает его – посредством электронной схемы 20 – к тому, чтобы подъехать к посылающему сигнал (или пославшему сигнал) осветительному устройству 5, для его зарядки.
В альтернативном варианте осуществления сигнал 22 запроса может быть воспринят приёмным устройством 24 зарядной станции 13, а она может быть запрограммирована таким образом, что направляет робот 17 к посылающему сигнал (или пославшему сигнал) осветительному устройству 5, для его зарядки. К примеру, зарядная станция 13 может передать роботу 17, по радиосвязи или через зарядный выход 14, данные о положении и уровне зарядки осветительного устройства 5, в качестве следующей цели его выезда для зарядки.
Если сигнал 22 запроса воспринимается непосредственно роботом 17, то он, к примеру, в простом варианте может запеленговать лишь место подачи сигнала и находит, таким образом, посылающее сигнал осветительное устройство 5, которому необходима зарядка. В предпочтительном варианте сигналом 22 запроса является, однако, пакет данных, который содержит определённый код опознавания осветительного устройства 5 установки 1, а в установке 1 располагается запоминающее устройство 26 с таблицей распределения кодов опознавания осветительных устройств 5, с одной стороны, и соответствующих положений осветительных устройств 5, с другой стороны, к примеру, в зарядной станции 13. При приёме сигнала 22 запроса зарядной станцией 13 схема 25 зарядной станции 13 ищет в запоминающем устройстве 26 назначенное принятому коду опознавания положение посылающего сигнал осветительного устройства 5 и передаёт данные об этом положении роботу 17, как описано выше. В альтернативном варианте запоминающее устройство 26 с таблицей распределения может быть расположено также непосредственно в роботе 17, так что он при получении сигнала 22 запроса может определить на основании кода опознавания осветительного устройства 5 его положение, чтобы подъехать к нему.
В альтернативном варианте сигнал 22 запроса может также напрямую указывать положение осветительного устройства 5, так что можно отказаться от использования запоминающего устройства 26 с таблицей распределения.
На фиг. 1 и 2 пример системы наземной сети дорог представлен в виде сети 3 дорог, а робот 17 является наземным транспортным средством. Фиг. 3 демонстрирует альтернативный вариант осуществления установки 1, причём – представленная здесь лишь схематично – сеть дорог осуществлена в виде сети 3 водных дорог, а робот 17 в форме беспилотного водного транспортного средства. Осветительные устройства 5 расположены в данном случае на берегу сети 3 водных дорог, и их зарядный вход 12 располагается на нижнем конце опоры 6, так что может быть легко доступен для водного транспортного средства в виде робота 17, посредством выступающей из него зарядной муфты 19.
Фиг. 2 демонстрирует далее дополнительный вариант применения опор 6 осветительных устройств 5 для закрепления других устройств 27, которые могут запитываться током буферных батарей из ветряных и/или солнечных модулей 9', 9'', таких как оптические или акустические сигнальные устройства, радиопередатчики или радиомаршрутизаторы 27, к примеру, точки доступа к WiFi, камеры наблюдения, датчики окружающей среды, дорожные знаки, системы информации о дорожном движении, мобильные зарядные станции, освещённые рекламные площади, или проч.
На фиг. 4 представлен следующий вариант осуществления установки 1, при котором сеть 3 дорог осуществлена в виде сети воздушных коридоров или коридоров для воздушного транспорта, а робот 17 в виде беспилотного воздушного транспортного средства (беспилотный летательный аппарат, БПЛА). Этот вариант осуществления особенно подходит для установки осветительных устройств 5 на непроезжей или непригодной для формирования водных путей окружающей территории 2. Осветительные устройства 5 имеют в данном случае зарядный вход 12 на верхнем конце опоры 6, так что осуществлённый в виде БПЛА робот 17 посредством своей зарядной муфты 19 с воздуха может достичь зарядного входа 12. Зарядный вход 14 зарядной станции 13 в предпочтительном варианте также располагается на её верхней стороне, для обеспечения возможности простой пристыковки робота 17 в виде БПЛА.
В каждом из указанных вариантов осуществления робот 17 может быть также оснащён механическим или электронным устройством для открывания дверей и ворот, чтобы, к примеру, иметь возможность объехать обнесённые забором участки, такие как площадки для выгула собак, детские игровые площадки или проч.
В дополнительном варианте робот 17 при пристыковке к осветительному устройству 5 может также зарядиться сам, если осветительное устройство 5 имеет избыток энергии в своей буферной батарее 10. Схема 11 осветительного устройства 5 может для этого, соответственно, взаимодействовать со схемой 20 робота 17, к примеру, через передатчик 21 и приёмное устройство 23 или через проводной канал передачи данных при пристыковке робота 17 к осветительному устройству 5, для регулировки зарядки буферной батареи 10 или же для передачи возможной избыточной энергии на аккумулятор 18. Схемы 11, 20, 25 зарядной станции 13, робота 17 и осветительного устройства 5, которые участвуют в регулировке зарядки аккумулятора 18 и буферных батарей 10, могут быть осуществлены при этом, соответственно, и для выполнения функции быстрой зарядки.
Изобретение не ограничено представленными вариантами осуществления, а включает в себя все варианты и модификации, а также их комбинации, которые укладываются в рамки приложенной формулы изобретения.