CN105491760B - 智能化杀虫的led路灯*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化杀虫的LED路灯***，在人行道两侧每隔预设距离设置一个，所述路灯***包括LED灯管、嵌入式处理器、目标识别设备、充电子***和铅酸蓄电池，充电子***为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为嵌入式处理器、目标识别设备和LED灯管提供电力供应，嵌入式处理器与目标识别设备连接以根据目标识别设备的识别结果确定是否进行树叶干扰报警。通过本发明，能够在各种情况下保证LED路灯的充足电力供应，而且，在附近树叶影响LED照明时，及时发出相关报警信号。

Description

智能化杀虫的LED路灯***

本发明是申请号为201510642814X、申请号为2015年10月4日、发明名称为“智能化杀虫的LED路灯***”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种智能化杀虫的LED路灯***。

背景技术

路灯是为人们提供夜间照明的重要设备，也用于为夜间汽车的出行提供方便。由于路灯使用数量众多，虽然单个路灯的耗电量有限，但是所有路灯的耗电量非常可观，如果都是使用市电供电，对市政管理部门造成巨大的运营成本，因此，路灯的制造厂商一直在寻找节能环保的路灯照明方案。

LED路灯具有环保无污染、耗电少、光效高、寿命长等特点，因此，LED路灯将成为节能改造的最佳选择。LED路灯与常规路灯不同的是，LED光源采用低压直流供电、由GaN基功率型蓝光LED与黄色合成的高效白光，具有高效、安全、节能、环保、寿命长、响应速度快、显色指数高等独特优点，可广泛应用于道路。

然而，LED路灯一般建造在人行道旁边，与树木放置在一起，如果树木形成的树叶覆盖面积过大，不仅仅会影响LED路灯的照明效果，而且在LED路灯的长期照射下容易引起事故，例如，在秋天，如果LED路灯长期照射大量枯叶，很有可能引起火灾，以及如果因为某些原因，LED路灯存在一些暴露在外的电路线头，也可能点燃附近大面积的树叶，对LED路灯设备以及过往行人和车辆造成不利影响。

为此，本发明提出了一种智能化杀虫的LED路灯***，能够对每一个LED路灯***周围的树叶覆盖情况进行检测，以在检测出覆盖面积过大时，及时向相关管理部门发出报警，以便于相关管理部门采取相关措施，避免事故发生。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种智能化杀虫的LED路灯***，将树叶检测***搭建在每一个LED路灯***上，利用有针对性的高精度图像采集和识别设备对树叶的覆盖情况进行检测，并改造LED路灯***的供电结构，保障LED路灯***的各个电子子设备的正常用电。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化杀虫的LED路灯***，所述路灯***包括LED灯管、嵌入式处理器、目标识别设备、充电子***和铅酸蓄电池，充电子***为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为嵌入式处理器、目标识别设备和LED灯管提供电力供应，嵌入式处理器与目标识别设备连接以根据目标识别设备的识别结果确定是否进行树叶干扰报警。

更具体地，在所述智能化杀虫的LED路灯***中，还包括：无线通信电路，设置在灯架上，与嵌入式处理器连接，用于将树叶干扰报警信号无线转发到远端的园林管理服务器；移动硬盘，用于预先存储树叶灰度范围、树叶像素数量阈值、树叶面积阈值、黑白阈值和边缘像素数量阈值，所述黑白阈值用于对图像执行二值化处理；摄像头，设置在灯架上，用于每隔预设时间对灯架附近进行拍摄，以获得高清灯架周围图像；图像预处理设备，与所述高清图像数据采集设备连接，用于对所述高清灯架周围图像依次执行自适应边缘增强和自适应递归滤波处理，以获得预处理图像；二值化处理设备，与图像预处理设备和移动硬盘分别连接，用于将预处理图像的每一个像素的亮度与黑白阈值分别比较，当像素的亮度大于黑白阈值时，将像素记为白色像素，当像素的亮度小于黑白阈值时，将像素记为黑色像素，从而获得二值化图像；列边缘检测设备，与二值化处理设备和移动硬盘分别连接，用于对二值化图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于边缘像素数量阈值的列记为边缘列；行边缘检测设备，与二值化处理设备和移动硬盘分别连接，用于对二值化图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于边缘像素数量阈值的行记为边缘行；目标分割设备，与列边缘检测设备和行边缘检测设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为目标存在区域，并二值化图像中分割出目标存在区域以作为目标子图像输出；目标识别设备，与目标分割设备和移动硬盘分别连接，将目标子图像中各个像素的灰度值与树叶灰度范围进行比较，当灰度值落在树叶灰度范围内的像素数量大于等于树叶像素数量阈值时，确定对应的目标子图像为树叶覆盖区域图像；太阳能电板，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和电能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，电能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能；升力风机主结构，设置在灯架上，包括三个叶片、偏航设备、轮毂和传动设备；三个叶片在风通过时，由于每一个叶片的正反面的压力不等而产生升力，所述升力带动对应叶片旋转；偏航设备与三个叶片连接，用于提供三个叶片旋转的可靠性并解缆；轮毂与三个叶片连接，用于固定三个叶片，以在叶片受力后被带动进行顺时针旋转，将风能转化为低转速的动能；传动设备包括低速轴、齿轮箱、高速轴、支撑轴承、联轴器和盘式制动器，齿轮箱通过低速轴与轮毂连接，通过高速轴与风力发电机连接，用于将轮毂的低转速的动能转化为风力发电机所需要的高转速的动能，联轴器为一柔性轴，用于补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差，盘式制动器，为一液压动作的盘式制动器，用于机械刹车制动；风力发电机，与升力风机主结构的齿轮箱连接，为一双馈异步发电机，用于将接收到的高转速的动能转化为风力电能，风力发电机包括定子绕组、转子绕组、双向背靠背IGBT电压源变流器和风力发电机输出接口，定子绕组直连风力发电机输出接口，转子绕组通过双向背靠背IGBT电压源变流器与风力发电机输出接口连接，风力发电机输出接口为三相交流输出接口，用于输出风力电能；第一防反二极管，并联在电能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部电极连接；第一开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与电能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连；第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接；第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间；第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接；第二开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第二防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；第四防反二极管，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接；第一电感，其一端与第二开关管的源极连接；第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间；第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接；整流电路，与风力发电机输出接口连接，对风力发电机输出接口输出的三相交流电压进行整流以获得风力直流电压；滤波稳压电路，与整流电路连接以对风力直流电压进行滤波稳压，以输出稳压直流电压；第一电阻和第二电阻，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第一电阻的一端连接滤波稳压电路的正端，第二电阻的一端连接滤波稳压电路的负端；第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端；第七电容，并联在滤波稳压电路的正负二端；第三电阻，其一端连接滤波稳压电路的正端；第五开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第三电阻的另一端连接，其衬底与源极相连，其源极与滤波稳压电路的负端连接；手动卸荷电路，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接；第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接；第三开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与滤波稳压电路的正端连接，其衬底与源极相连；第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接；第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第四开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第二电感，其一端与第四开关管的源极连接；第十电容和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；所述铅酸蓄电池，设置在灯架上，其正极与第五防反二极管的负极连接，其负极与第五防反二极管的正极连接，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十防反二极管的正极连接；继电器，位于LED灯管和铅酸蓄电池之间，通过是否切断LED灯管和铅酸蓄电池之间的连接来控制LED灯管的打开和关闭；光耦，位于继电器和嵌入式处理器之间，用于在嵌入式处理器的控制下，决定继电器的切断操作；嵌入式处理器，与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制电能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电的通断，还通过在第二开关管的栅极和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的PWM控制信号，以分别控制电能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压；其中，嵌入式处理器还与目标识别设备和移动硬盘分别连接，当树叶覆盖区域图像的面积大于等于树叶面积阈值时，发出树叶干扰报警信号。

更具体地，在所述智能化杀虫的LED路灯***中：风力发电机设置在灯架上。

更具体地，在所述智能化杀虫的LED路灯***中：无线通信电路为GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口中的一种。

更具体地，在所述智能化杀虫的LED路灯***中：摄像头为高清摄像头，最大分辨率为1920×1080。

更具体地，在所述智能化杀虫的LED路灯***中：图像预处理设备和二值化处理设备集成在一块集成电路板上。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的智能化杀虫的LED路灯***的结构方框图。

附图标记：1LED灯管；2嵌入式处理器；3目标识别设备；4充电子***；5铅酸蓄电池

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的智能化杀虫的LED路灯***的实施方案进行详细说明。

LED路灯***是目前路灯照明中较为节能环保的选择之一，LED照明方式逐步占据了市场主流，但是，目前的LED照明***的供电电路功耗比较高，仍主要依赖于市电供电，耗电量较大，对自然能量的利用较少。

同时，在使用LED路灯进行照明的同时，如果附近的树叶过多，容易影响照明效果，严重的情况下，甚至会引起火灾发生，例如，枯叶较多时，在LED的长期照射下容易被点燃。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种智能化杀虫的LED路灯***，将树叶检测装置安装在每一个LED路灯***上，根据树叶的具体覆盖情况，确定是否需要向相关管理部门发送报警信号，同时优化的供电电路设计为各个电子设备的用电提供了保障。

图1为根据本发明实施方案示出的智能化杀虫的LED路灯***的结构方框图，在人行道两侧每隔预设距离设置一个，所述路灯***包括LED灯管、嵌入式处理器、目标识别设备、充电子***和铅酸蓄电池，充电子***为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为嵌入式处理器、目标识别设备和LED灯管提供电力供应，嵌入式处理器与目标识别设备连接以根据目标识别设备的识别结果确定是否进行树叶干扰报警。

接着，继续对本发明的智能化杀虫的LED路灯***的具体结构进行进一步的说明。

所述路灯***还包括：无线通信电路，设置在灯架上，与嵌入式处理器连接，用于将树叶干扰报警信号无线转发到远端的园林管理服务器。

所述路灯***还包括：移动硬盘，用于预先存储树叶灰度范围、树叶像素数量阈值、树叶面积阈值、黑白阈值和边缘像素数量阈值，所述黑白阈值用于对图像执行二值化处理。

所述路灯***还包括：摄像头，设置在灯架上，用于每隔预设时间对灯架附近进行拍摄，以获得高清灯架周围图像。

所述路灯***还包括：图像预处理设备，与所述高清图像数据采集设备连接，用于对所述高清灯架周围图像依次执行自适应边缘增强和自适应递归滤波处理，以获得预处理图像。

所述路灯***还包括：二值化处理设备，与图像预处理设备和移动硬盘分别连接，用于将预处理图像的每一个像素的亮度与黑白阈值分别比较，当像素的亮度大于黑白阈值时，将像素记为白色像素，当像素的亮度小于黑白阈值时，将像素记为黑色像素，从而获得二值化图像；列边缘检测设备，与二值化处理设备和移动硬盘分别连接，用于对二值化图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于边缘像素数量阈值的列记为边缘列；行边缘检测设备，与二值化处理设备和移动硬盘分别连接，用于对二值化图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于边缘像素数量阈值的行记为边缘行。

所述路灯***还包括：目标分割设备，与列边缘检测设备和行边缘检测设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为目标存在区域，并二值化图像中分割出目标存在区域以作为目标子图像输出。

所述路灯***还包括：目标识别设备，与目标分割设备和移动硬盘分别连接，将目标子图像中各个像素的灰度值与树叶灰度范围进行比较，当灰度值落在树叶灰度范围内的像素数量大于等于树叶像素数量阈值时，确定对应的目标子图像为树叶覆盖区域图像。

所述路灯***还包括：太阳能电板，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和电能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，电能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能。

所述路灯***还包括：升力风机主结构，设置在灯架上，包括三个叶片、偏航设备、轮毂和传动设备；三个叶片在风通过时，由于每一个叶片的正反面的压力不等而产生升力，所述升力带动对应叶片旋转；偏航设备与三个叶片连接，用于提供三个叶片旋转的可靠性并解缆；轮毂与三个叶片连接，用于固定三个叶片，以在叶片受力后被带动进行顺时针旋转，将风能转化为低转速的动能；传动设备包括低速轴、齿轮箱、高速轴、支撑轴承、联轴器和盘式制动器，齿轮箱通过低速轴与轮毂连接，通过高速轴与风力发电机连接，用于将轮毂的低转速的动能转化为风力发电机所需要的高转速的动能，联轴器为一柔性轴，用于补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差，盘式制动器，为一液压动作的盘式制动器，用于机械刹车制动。

所述路灯***还包括：风力发电机，与升力风机主结构的齿轮箱连接，为一双馈异步发电机，用于将接收到的高转速的动能转化为风力电能，风力发电机包括定子绕组、转子绕组、双向背靠背IGBT电压源变流器和风力发电机输出接口，定子绕组直连风力发电机输出接口，转子绕组通过双向背靠背IGBT电压源变流器与风力发电机输出接口连接，风力发电机输出接口为三相交流输出接口，用于输出风力电能。

所述路灯***还包括：第一防反二极管，并联在电能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部电极连接；第一开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与电能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连；第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接；第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间；第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接；第二开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第二防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连。

所述路灯***还包括：第四防反二极管，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接；第一电感，其一端与第二开关管的源极连接；第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间；第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接；整流电路，与风力发电机输出接口连接，对风力发电机输出接口输出的三相交流电压进行整流以获得风力直流电压；滤波稳压电路，与整流电路连接以对风力直流电压进行滤波稳压，以输出稳压直流电压。

所述路灯***还包括：第一电阻和第二电阻，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第一电阻的一端连接滤波稳压电路的正端，第二电阻的一端连接滤波稳压电路的负端；第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端；第七电容，并联在滤波稳压电路的正负二端；第三电阻，其一端连接滤波稳压电路的正端；第五开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第三电阻的另一端连接，其衬底与源极相连，其源极与滤波稳压电路的负端连接。

所述路灯***还包括：手动卸荷电路，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接；第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接；第三开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与滤波稳压电路的正端连接，其衬底与源极相连；第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接；第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间。

所述路灯***还包括：第四开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第二电感，其一端与第四开关管的源极连接；第十电容和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间。

所述路灯***还包括：铅酸蓄电池，设置在灯架上，其正极与第五防反二极管的负极连接，其负极与第五防反二极管的正极连接，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十防反二极管的正极连接；继电器，位于LED灯管和铅酸蓄电池之间，通过是否切断LED灯管和铅酸蓄电池之间的连接来控制LED灯管的打开和关闭。

所述路灯***还包括：光耦，位于继电器和嵌入式处理器之间，用于在嵌入式处理器的控制下，决定继电器的切断操作。

所述路灯***还包括：嵌入式处理器，与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制电能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电的通断，还通过在第二开关管的栅极和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的PWM控制信号，以分别控制电能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压。

其中，嵌入式处理器还与目标识别设备和移动硬盘分别连接，当树叶覆盖区域图像的面积大于等于树叶面积阈值时，发出树叶干扰报警信号。

可选地，在所述智能化杀虫的LED路灯***中：风力发电机设置在灯架上；无线通信电路为GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口中的一种；摄像头为高清摄像头，最大分辨率为1920×1080；图像预处理设备和二值化处理设备集成在一块集成电路板上。

另外，在实际的道路照明灯具的设计中，可采用在基本设定每一个LED设射方向的前提下，把每一个LED用球形万向节固定在灯具上，当灯具使用于不同的高度和照射宽度时，可通过调整球形万向节使每一个LED的照射方向都达到满意的结果。在确定每一个LED的功率、光束输出角度时，可根据E(lx)＝I(cd)/D(m)²(光强和照度距离平方反比定律)，分别计算出各LED在基本选定光束输出角度时应该具备的功率，并且可以通过调整各LED的功率以及LED驱动电路输出给每一个LED不同的功率来使每一个LED的光输出都达到预计值。这些调整手段都是采用LED光源的道路灯具所特有的，充分利用这些特点就能实现在满足道路路面的照度和照度均匀度的前提下降低照明功率密度，达到节能的目的。

采用本发明的智能化杀虫的LED路灯***，针对现有技术中LED路灯***附近树叶面积难于检测的技术问题，采用基于图像处理的目标识别设备对LED路灯***附近的树叶面积进行及时检测，采用嵌入式处理器与目标识别设备连接以根据目标识别设备的检测结果确定是否进行树叶干扰报警，从而解决上述技术问题。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种智能化杀虫的LED路灯***，在人行道两侧每隔预设距离设置一个，所述路灯***包括LED灯管、嵌入式处理器、目标识别设备、充电子***和铅酸蓄电池，充电子***为铅酸蓄电池充电，充电后的铅酸蓄电池为嵌入式处理器、目标识别设备和LED灯管提供电力供应，嵌入式处理器与目标识别设备连接以根据目标识别设备的识别结果确定是否进行树叶干扰报警；

其特征在于，所述路灯***还包括：

无线通信电路，设置在灯架上，与嵌入式处理器连接，用于将树叶干扰报警信号无线转发到远端的园林管理服务器；

移动硬盘，用于预先存储树叶灰度范围、树叶像素数量阈值、树叶面积阈值、黑白阈值和边缘像素数量阈值，所述黑白阈值用于对图像执行二值化处理；

摄像头，设置在灯架上，用于每隔预设时间对灯架附近进行拍摄，以获得高清灯架周围图像；

图像预处理设备，与所述高清图像数据采集设备连接，用于对所述高清灯架周围图像依次执行自适应边缘增强和自适应递归滤波处理，以获得预处理图像；

二值化处理设备，与图像预处理设备和移动硬盘分别连接，用于将预处理图像的每一个像素的亮度与黑白阈值分别比较，当像素的亮度大于黑白阈值时，将像素记为白色像素，当像素的亮度小于黑白阈值时，将像素记为黑色像素，从而获得二值化图像；

列边缘检测设备，与二值化处理设备和移动硬盘分别连接，用于对二值化图像，计算每列黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于边缘像素数量阈值的列记为边缘列；

行边缘检测设备，与二值化处理设备和移动硬盘分别连接，用于对二值化图像，计算每行黑色像素的数目，将黑色像素的数目大于等于边缘像素数量阈值的行记为边缘行；

目标分割设备，与列边缘检测设备和行边缘检测设备分别连接，将边缘列和边缘行交织的区域作为目标存在区域，并二值化图像中分割出目标存在区域以作为目标子图像输出；

目标识别设备，与目标分割设备和移动硬盘分别连接，将目标子图像中各个像素的灰度值与树叶灰度范围进行比较，当灰度值落在树叶灰度范围内的像素数量大于等于树叶像素数量阈值时，确定对应的目标子图像为树叶覆盖区域图像；

太阳能电板，设置在灯架上，包括无反射薄膜覆盖层、N型半导体、P型半导体、基板和电能输出接口，用于将无反射薄膜覆盖层接收的太阳能转化为光学电能，电能输出接口包括上部电极和下部电极，用于输出光学电能；

升力风机主结构，设置在灯架上，包括三个叶片、偏航设备、轮毂和传动设备；三个叶片在风通过时，由于每一个叶片的正反面的压力不等而产生升力，所述升力带动对应叶片旋转；偏航设备与三个叶片连接，用于提供三个叶片旋转的可靠性并解缆；轮毂与三个叶片连接，用于固定三个叶片，以在叶片受力后被带动进行顺时针旋转，将风能转化为低转速的动能；传动设备包括低速轴、齿轮箱、高速轴、支撑轴承、联轴器和盘式制动器，齿轮箱通过低速轴与轮毂连接，通过高速轴与风力发电机连接，用于将轮毂的低转速的动能转化为风力发电机所需要的高转速的动能，联轴器为一柔性轴，用于补偿齿轮箱输出轴和发电机转子的平行性偏差和角度误差，盘式制动器，为一液压动作的盘式制动器，用于机械刹车制动；

风力发电机，与升力风机主结构的齿轮箱连接，为一双馈异步发电机，用于将接收到的高转速的动能转化为风力电能，风力发电机包括定子绕组、转子绕组、双向背靠背IGBT电压源变流器和风力发电机输出接口，定子绕组直连风力发电机输出接口，转子绕组通过双向背靠背IGBT电压源变流器与风力发电机输出接口连接，风力发电机输出接口为三相交流输出接口，用于输出风力电能；

第一防反二极管，并联在电能输出接口的上部电极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，负端与上部电极连接；

第一开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与电能输出接口的上部电极连接，其衬底与源极相连；

第二防反二极管，其正端与第一开关管的源极连接；

第一电容和第二电容，都并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间；

第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二防反二极管的负端连接；

第二开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第二防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；

第四防反二极管，并联在第二开关管的源极和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第二开关管的源极连接；

第一电感，其一端与第二开关管的源极连接；

第三电容和第四电容，都并联在第一电感的另一端和下部电极之间；

第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和下部电极之间，其正端与下部电极连接，其负端与第一电感的另一端连接；

整流电路，与风力发电机输出接口连接，对风力发电机输出接口输出的三相交流电压进行整流以获得风力直流电压；

滤波稳压电路，与整流电路连接以对风力直流电压进行滤波稳压，以输出稳压直流电压；

第一电阻和第二电阻，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第一电阻的一端连接滤波稳压电路的正端，第二电阻的一端连接滤波稳压电路的负端；

第五电容和第六电容，串联后并联在滤波稳压电路的正负二端，第五电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第六电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第五电容的另一端连接第一电阻的另一端，第六电容的另一端连接第二电阻的另一端；

第七电容，并联在滤波稳压电路的正负二端；

第三电阻，其一端连接滤波稳压电路的正端；

第五开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第三电阻的另一端连接，其衬底与源极相连，其源极与滤波稳压电路的负端连接；

手动卸荷电路，其两端分别与第五开关管的漏极和源极连接；

第六防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第五开关管的漏极连接；

第三开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与滤波稳压电路的正端连接，其衬底与源极相连；

第七防反二极管，其正端与第三开关管的源极连接；

第八电容和第九电容，都并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；

第八防反二极管，并联在第七防反二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；

第四开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第七防反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；

第九防反二极管，并联在第四开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；

第二电感，其一端与第四开关管的源极连接；

第十电容和第十一电容，都并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；

第十防反二极管，并联在第二电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；

所述铅酸蓄电池，设置在灯架上，其正极与第五防反二极管的负极连接，其负极与第五防反二极管的正极连接，同时其正极与第十防反二极管的负极连接，其负极与第十防反二极管的正极连接；

继电器，位于LED灯管和铅酸蓄电池之间，通过是否切断LED灯管和铅酸蓄电池之间的连接来控制LED灯管的打开和关闭；

光耦，位于继电器和嵌入式处理器之间，用于在嵌入式处理器的控制下，决定继电器的切断操作；

嵌入式处理器，与第一开关管的栅极、第二开关管的栅极、第三开关管的栅极和第四开关管的栅极分别连接，通过在第一开关管的栅极和第三开关管的栅极上分别施加PWM控制信号，确定第一开关管和第三开关管的通断，以分别控制电能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电的通断，还通过在第二开关管的栅极和第四开关管的栅极上分别施加占空比可调的PWM控制信号，以分别控制电能输出接口和风力发电机输出接口对铅酸蓄电池的充电电压；

其中，嵌入式处理器还与目标识别设备和移动硬盘分别连接，当树叶覆盖区域图像的面积大于等于树叶面积阈值时，发出树叶干扰报警信号；

风力发电机设置在灯架上；

无线通信电路为GPRS通信接口、3G通信接口和4G通信接口中的一种。