基于TENG的隧道照明系统的制作方法

本发明属于隧道照明领域，涉及一种基于teng的隧道照明系统。

背景技术：

1、随着我国基础建设的进一步发展，高速公路建设进入了山区修筑时代，公路隧道占比越来越大。隧道照明系统作为高速公路隧道营运必不可少的一部分，为了公路隧道的运营安全，隧道照明系统通常处于长期工作的状态，使得公路隧道照明能耗占整个隧道运营成本的一半以上，可见其能耗严重并且运营成本高。在车流量少的情况下，传统粗放式照明管理造成了大量能源浪费，为公路交通运营部门带来了重大负荷，开展隧道节能技术是降低公路隧道运营成本的必由之路，具有重要的社会经济意义。目前隧道照明节能采用三种方式：1、照明灯具的选取；2、灯具安装参数的设计；3、照明控制系统的设计。照明灯具大多采用led灯具进行节能；灯具安装参数主要是通过优化布灯参数，如灯具的功率、灯具的安装高度、灯具的安装角度、灯具的安装间距等，最大化利用光通量以达到节能目的；我国公路隧道照明控制方式通常采用人工控制方式、时序控制方式、自动控制方式，在一定程度上能起到节能效果，但是其控制方式仍然较为粗放，智能化程度较低，能耗仍然较高。并且，现有的路政电网以中低压为主，而长距离低压电网的电力损耗非常之高，因此寻找一种基于新能源的隧道照明方式成为了当务之急。

2、摩擦纳米发电机(teng)作为一种高效的能量转换装置，其具有转换效率高、成本低、结构简单、环境友好等特点，近年来在环境能量收集以及自驱动传感领域取得了重大突破，有望实现低成本、高输出的电力来源，故基于摩擦纳米发电机建立一套适用于公路隧道照明系统的电源，对于实现隧道照明、降本节能非常重要。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于teng的隧道照明系统，通过收集车辆行驶过程中与地面产生的摩擦能并对隧道灯具进行供电，实现隧道照明。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于teng的隧道照明系统，其包括电能存储模块和若干teng单元。其中电能存储模块包括储能电容、耦合电感、储能模块、第一开关、第二开关以及若干整流器。teng单元与整流器一对一结合后通过并联的方式对储能电容进行充电；储能电容通过耦合电感将电能传输到储能模块。第一开关连接在耦合电感原边与储能电容之间，第二开关连接在耦合电感副边与储能模块之间，第一开关和第二开关均设置在隧道内的配电房内，通过定时控制模式对储能模块进行充电。

4、可选地，teng单元设置在隧道沥青路面上，且在teng单元上覆盖外壳以起保护作用。其中，teng单元包括正电极、负电极、正极材料、负极材料、亚克力板和弹簧。正极材料附着在正电极上，正电极附着在亚克力板上；负极材料附着在负电极上，负电极附着在另一亚克力板上；两亚克力板之间通过弹簧连接。

5、该teng单元的发电机理为，当汽车压在teng单元上时，其正极材料和负极材料相接触摩擦，汽车驶过后，正、负极材料分开，而正、负极材料中由于摩擦起电产生的电子则通过外电路在正、负电极间流动，如此产生了电流。

6、可选地，该隧道照明系统通过照明回路调节策略选择隧道照明灯具的电能来源，该照明回路调节策略包括：

7、首先计算储能模块中的电能，同时获取隧道当前时间交通量及该交通量的持续时间；再判断储能模块是否满电；

8、若储能模块已满电，则断开第一开关和第二开关，停止充电；同时断开市电连接，通过储能模块为隧道照明灯具供电；

9、若储能模块未满电，则判断获取的交通量大小；若交通量大则通过市电为隧道照明灯具供电；若交通量小，则先判断储能模块的剩余电能是否能在交通量持续时间内保持为隧道照明灯具供电，若能够保持，则通过储能模块为隧道照明灯具供电，否则通过市电为隧道照明灯具供电。

10、本发明的有益效果在于：本发明利用了车辆压过teng时产生的摩擦能并转化为电能以为隧道照明系统进行供电，可大大降低隧道照明系统的电能运营成本，减少隧道照明运营的碳排放，对交通与能源融合领域具有重要的参考价值。

11、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于teng的隧道照明系统，其特征在于：该系统包括电能存储模块和若干teng单元；所述电能存储模块包括储能电容、耦合电感、储能模块、第一开关、第二开关以及若干整流器；所述teng单元与所述整流器一对一结合后通过并联的方式对所述储能电容进行充电；储能电容通过所述耦合电感将电能传输到所述储能模块；所述第一开关连接在所述耦合电感原边与储能电容之间；所述第二开关连接在所述耦合电感副边与储能模块之间。

2.根据权利要求1所述的基于teng的隧道照明系统，其特征在于：所述teng单元设置在隧道沥青路面上，且在teng单元上覆盖外壳以起保护作用。

3.根据权利要求1所述的基于teng的隧道照明系统，其特征在于：所述第一开关和第二开关均设置在隧道配电房内，通过定时控制模式对所述储能模块进行充电。

4.根据权利要求1所述的基于teng的隧道照明系统，其特征在于：所述teng单元包括正电极、负电极、正极材料、负极材料、亚克力板和弹簧；所述正极材料附着在正电极上，所述正电极附着在亚克力板上；所述负极材料附着在负电极上，所述负电极附着在另一亚克力板上；两亚克力板之间通过所述弹簧连接。

5.根据权利要求1所述的基于teng的隧道照明系统，其特征在于：该系统通过照明回路调节策略选择隧道照明灯具的电能来源；所述照明回路调节策略包括：

技术总结
本发明涉及一种基于TENG的隧道照明系统，属于隧道照明领域。该系统包括电能存储模块和若干TENG单元。其中电能存储模块包括储能电容、耦合电感、储能模块、第一开关、第二开关以及若干整流器。TENG单元与整流器一对一结合后通过并联的方式对储能电容进行充电；储能电容通过耦合电感将电能传输到储能模块。第一开关连接在耦合电感原边与储能电容之间，第二开关连接在耦合电感副边与储能模块之间，第一开关和第二开关均设置在隧道内的配电房内，通过定时控制模式对储能模块进行充电。本发明基于TENG的摩擦起电原理，利用汽车驶过TENG时压迫电极材料发生摩擦起电以获得电能，并为隧道照明系统供电，大大降低隧道照明的电能消耗。

技术研发人员：胡旭辉,王浩欢,王心飞,巩雯,文森
受保护的技术使用者：重庆高速工程顾问有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4