本發(fā)明涉及噪音發(fā)電和霧霾治理相關(guān)領(lǐng)域，具體地指一種基于噪音發(fā)電技術(shù)的機(jī)場(chǎng)除霾裝置。

背景技術(shù)：

針對(duì)機(jī)場(chǎng)噪音問題，我國采用平衡做法，通過減少噪聲源、規(guī)劃和管理土地使用方式、實(shí)施減噪運(yùn)行程序和限制運(yùn)行等管理手段進(jìn)行治理，并無實(shí)際的噪音處理裝置；針對(duì)機(jī)場(chǎng)霧霾問題，我國通過減少航班量以避免安全事故，無實(shí)際的霧霾治理裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于噪音發(fā)電技術(shù)的機(jī)場(chǎng)除霾裝置，利用機(jī)場(chǎng)噪音進(jìn)行發(fā)電，進(jìn)而用于除霾，凈化空氣，以達(dá)到“以害治害”的效果。

本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于噪音發(fā)電技術(shù)的機(jī)場(chǎng)除霾裝置，其特征在于：包括噪音發(fā)電模塊、霧霾檢測(cè)模塊、無葉抽吸模塊、霧化除霾模塊、照明模塊、行走模塊和控制模塊，所述霧霾檢測(cè)模塊、無葉抽吸模塊、霧化除霾模塊、照明模塊均與控制模塊和噪音發(fā)電模塊連接，共同組成具有行走、照明、發(fā)電和除霾的裝置；

所述噪音發(fā)電模塊用于吸收噪音并發(fā)電，并為整個(gè)裝置提供動(dòng)力；

所述控制模塊用于控制霧霾檢測(cè)模塊、無葉抽吸模塊、霧化除霾模塊和照明模塊；

所述行走模塊用于調(diào)整整個(gè)裝置的位置。

進(jìn)一步地，所述噪音發(fā)電模塊包括由外向內(nèi)依次設(shè)置的噪聲采集腔、亥姆霍茲共振腔、壓電材料和吸聲材料，還包括蓄電池，所述壓電材料通過穩(wěn)壓器與蓄電池連接。

更進(jìn)一步地，所述霧霾檢測(cè)模塊包括霧霾傳感器。

再進(jìn)一步地，所述無葉抽吸模塊包括依次連接的無葉抽吸裝置、霧化凈化腔和空氣過濾裝置，其中，所述無葉抽吸裝置與控制模塊連接。

再進(jìn)一步地，所述霧化除霾模塊包括霧化噴頭、空壓機(jī)和水箱，所述霧化噴頭均布于霧化凈化腔的內(nèi)壁上，所述霧化噴頭通過管道分別與空壓機(jī)和水箱連接，其中，所述空壓機(jī)與控制模塊連接?？諌簷C(jī)和水箱分別提供高壓氣體和水流，在霧化噴頭中發(fā)生共振進(jìn)而產(chǎn)生超聲波場(chǎng)，達(dá)到霧化效果；多個(gè)霧化噴頭均布于霧化凈化腔內(nèi)壁，可均勻地對(duì)腔內(nèi)氣體進(jìn)行凈化，提高凈化效率。

再進(jìn)一步地，所述行走模塊由若干萬向輪組成。方便對(duì)整個(gè)裝置的移動(dòng)。

再進(jìn)一步地，所述照明模塊為照明警示燈。

再進(jìn)一步地，還包括支撐板，所述行走模塊安裝在支撐板底部，所述噪音發(fā)電模塊設(shè)置在支撐板頂部，整體呈弧形，所述無葉抽吸模塊整體也呈弧形，所述噪音發(fā)電模塊的弧形開口側(cè)和無葉抽吸模塊的弧形開口側(cè)相對(duì)布置，共同圍成部件置放腔，所述空壓機(jī)和水箱設(shè)置在支撐板上，位于部件置放腔內(nèi)，所述無葉抽吸模塊的弧形頂部設(shè)置有頂板，所述照明模塊和霧霾傳感器均安裝在頂板上?；⌒蔚脑胍舨杉豢稍龃笤胍艚邮辗秶?，提高噪音發(fā)電效率；弧形的霧霾凈化腔增大了腔內(nèi)體積，延長了空氣凈化時(shí)間，增強(qiáng)了除霾效果；霧霾傳感器安裝于頂板上，可與周圍空氣充分接觸，有效檢測(cè)霧霾濃度。

再進(jìn)一步地，所述穩(wěn)壓器與蓄電池也安裝在支撐板上，位于部件置放腔內(nèi)?？珊喕骷g的連接線路，提高結(jié)構(gòu)緊湊性。

再進(jìn)一步地，所述控制模塊的控制端設(shè)置在遠(yuǎn)離機(jī)場(chǎng)停機(jī)坪的控制室內(nèi)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：噪音發(fā)電模塊用于吸收飛機(jī)起降過程中的噪音并用以發(fā)電；霧霾檢測(cè)模塊通過霧霾傳感器檢測(cè)空氣中的霧霾濃度，結(jié)合通訊模塊及遠(yuǎn)程控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)裝置的遠(yuǎn)程控制；無葉抽吸模塊用于抽吸機(jī)場(chǎng)跑道周圍的空氣并傳送至霧化凈化腔中；霧化除霾模塊用于除霾、凈化空氣；照明警示模塊用于向飛行員展示該裝置及跑道邊緣位置；行走模塊用于便捷移動(dòng)及固定本裝置。本發(fā)明體現(xiàn)了“以害治害”的設(shè)計(jì)思路，利用機(jī)場(chǎng)產(chǎn)生的噪音進(jìn)行發(fā)電，降低了機(jī)場(chǎng)區(qū)域的噪音污染，改善了工作人員的工作環(huán)境以及周邊住戶的居住環(huán)境，回收了噪音中的能量；將電能用以除霾，降低了機(jī)場(chǎng)區(qū)域的霧霾濃度，保證了霧霾天氣下的航行安全；運(yùn)用霧霾傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣中霧霾濃度，結(jié)合通訊模塊及遠(yuǎn)程控制平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)該裝置的遠(yuǎn)程操控，提高了除霾效率。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明基于噪音發(fā)電技術(shù)的機(jī)場(chǎng)除霾裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2為不含穩(wěn)壓器及蓄電池的噪音發(fā)電模塊的軸測(cè)視圖。

附圖3為不含穩(wěn)壓器及蓄電池的噪音發(fā)電模塊的俯視圖。

附圖4為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖5為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖6為本發(fā)明的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1噪聲采集腔、2亥姆霍茲共振腔、3壓電材料、4吸聲材料、5穩(wěn)壓器、6蓄電池、7霧霾傳感器、8無葉抽吸裝置、9霧化凈化腔、10空氣過濾裝置、11霧化噴頭、12空壓機(jī)、13水箱、14照明警示燈、15萬向輪、16支撐板、17部件置放腔、18頂板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

圖中所示的基于噪音發(fā)電技術(shù)的機(jī)場(chǎng)除霾裝置，包括支撐板16，還包括噪音發(fā)電模塊、霧霾檢測(cè)模塊、無葉抽吸模塊、霧化除霾模塊、照明模塊、行走模塊和控制模塊，霧霾檢測(cè)模塊、無葉抽吸模塊、霧化除霾模塊、照明模塊均分別與控制模塊和噪音發(fā)電模塊連接。其中，行走模塊安裝在支撐板底部，噪音發(fā)電模塊設(shè)置在支撐板16頂部，噪音發(fā)電模塊整體呈弧形，無葉抽吸模塊整體也呈弧形，噪音發(fā)電模塊的弧形開口側(cè)和無葉抽吸模塊的弧形開口側(cè)相對(duì)布置，共同圍成部件置放腔17。

其中噪音發(fā)電模塊包括由外向內(nèi)依次設(shè)置的噪聲采集腔1、亥姆霍茲共振腔2、壓電材料3和吸聲材料4，還包括蓄電池，壓電材料通過穩(wěn)壓器5與蓄電池6連接。噪聲采集腔1采用弧面結(jié)構(gòu)，能最大限度的采集機(jī)場(chǎng)中的噪音，在采集腔表面均布有大小形狀一致的噪聲采集孔，來自機(jī)場(chǎng)環(huán)境的噪聲通過噪聲采集孔進(jìn)入腔體。在每個(gè)噪聲采集孔后都分布著亥姆霍茲共振腔2，通過噪聲采集腔1的噪聲進(jìn)入亥姆霍茲共振腔2內(nèi)，引起共振，使腔內(nèi)空氣的振動(dòng)幅度達(dá)到最大。加強(qiáng)后的噪聲振動(dòng)波作用在壓電材料3上，壓電材料的兩個(gè)表面隨著振動(dòng)產(chǎn)生大小相等、極性相反的電荷，進(jìn)而產(chǎn)生電勢(shì)差，實(shí)現(xiàn)噪音發(fā)電功能。而后將產(chǎn)生的電能傳導(dǎo)至穩(wěn)壓器5，在穩(wěn)壓器5的作用下，輸出一定范圍的穩(wěn)定電壓，最后將電能傳導(dǎo)至蓄電池6中進(jìn)行儲(chǔ)存。經(jīng)過亥姆霍茲共振腔2作用后未被完全吸收的噪音，會(huì)被吸聲材料4吸收，達(dá)到進(jìn)一步降噪的目的。

霧霾檢測(cè)模塊包括霧霾傳感器7。本裝置采用gp2y1010au霧霾傳感器進(jìn)行檢測(cè)，霧霾檢測(cè)模塊安裝在整個(gè)裝置頂部。當(dāng)機(jī)器開始工作時(shí)，霧霾傳感器7實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣中的霧霾濃度，并通過2.4g無線模塊傳輸至遠(yuǎn)程控制模塊，工作人員可根據(jù)實(shí)際環(huán)境中的霧霾濃度決定是否除霾。

無葉抽吸模塊包括無葉抽吸裝置8、霧化凈化腔9及空氣過濾裝置10。無葉抽吸裝置8工作時(shí)，無葉抽吸裝置8中的電動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，吸入空氣；氣旋加速器使空氣加速流動(dòng)；而后氣流從管道細(xì)微風(fēng)槽中流至霧化凈化腔9內(nèi)，形成負(fù)壓，進(jìn)而帶動(dòng)霧化凈化腔9內(nèi)的氣體流經(jīng)空氣過濾裝置10，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的高效抽吸作用。

霧化除霾模塊包括霧化噴頭11、空壓機(jī)12及水箱13。霧化噴頭11均布于霧化凈化腔9的內(nèi)壁上，通過管道分別與空壓機(jī)12、水箱13連接?？諌簷C(jī)12可產(chǎn)生高壓氣體，高壓氣體高速?zèng)_擊霧化噴頭11的共振腔，在出口處形成超聲波聲場(chǎng)。水流在超聲波聲場(chǎng)作用下霧化，水霧顆粒直徑一般在1-50μm之間，可有效吸附霧霾粒子，達(dá)到凈化效果。其中，空壓機(jī)12和水箱13設(shè)置支撐板16上，位于部件置放腔17內(nèi)。

照明模塊包括照明警示燈14。照明警示燈14安裝于本裝置頂部，在能見度較低的情況下，可發(fā)出具有較強(qiáng)穿透力的紅光，方便飛行員在飛機(jī)起降過程中識(shí)別該裝置位置。

行走模塊包括萬向輪15。本發(fā)明正常工作時(shí)，萬向輪15處于鎖死狀態(tài)；如需移動(dòng)整機(jī)，則解除萬向輪15的鎖死狀態(tài)。

無葉抽吸模塊的頂部設(shè)置有頂板18，照明警示燈14和霧霾傳感器7均安裝在頂板18上。

整機(jī)工作程序是：通過噪音發(fā)電模塊吸收機(jī)場(chǎng)區(qū)域內(nèi)的噪音能量，并將噪音能量用于發(fā)電。同時(shí)，通過霧霾檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境中的霧霾濃度，并將霧霾濃度值發(fā)送到控制模塊，如環(huán)境中的霧霾濃度達(dá)到預(yù)定值，遠(yuǎn)程控制模塊控制無葉抽吸模塊及霧化除霾模塊開始工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的凈化。能見度較低時(shí)，遠(yuǎn)程控制模塊控制照明模塊開始工作，用于提示飛行員該裝置位置，避免事故。需要移動(dòng)整機(jī)時(shí)，解除萬向輪15的鎖死狀態(tài)，通過牽引裝置帶動(dòng)整機(jī)靈活移動(dòng)?？刂颇K里面擬采用單片機(jī)作為控制器。

本發(fā)明設(shè)置于機(jī)場(chǎng)跑道兩旁，每10m安置一臺(tái)。能容下本發(fā)明的最小矩形框尺寸長寬高為：2800mmx2000mmx3000mm。

本發(fā)明的發(fā)電量及除霾效果如下：

1、發(fā)電情況計(jì)算

以首都國際機(jī)場(chǎng)為例，機(jī)場(chǎng)平均每天起降1500架次航班，一架普通民航飛機(jī)起降時(shí)間約為30s，由此可知首都國際機(jī)場(chǎng)一天產(chǎn)生噪音的時(shí)間為t，

t＝1500×30÷60÷60＝12.5h

飛機(jī)起降過程產(chǎn)生的噪聲約為160db，根據(jù)聲功率級(jí)計(jì)算公式db＝10lg(lw/l0)，其中l(wèi)0＝1pw＝10^-12w，得出飛機(jī)起降過程產(chǎn)生的噪音聲功率lw為：

所以首都機(jī)場(chǎng)每天產(chǎn)生的噪音能量w為：

w＝10×12.5＝125kw·h

考慮到壓電材料發(fā)電時(shí)有能量損失，查閱資料得知壓電材料發(fā)電的最大轉(zhuǎn)化率為80.6％，此處取70％，綜合考慮亥姆霍茲共鳴器的能量損失，設(shè)發(fā)電總效率為50％，所以每天可發(fā)的電量wo為：

wo＝125×0.5＝62.5kw·h

2、除霾情況計(jì)算

本發(fā)明中抽風(fēng)管道截面為長2m×寬0.5m的長方形，則抽風(fēng)管道的面積s為，

s＝2×0.5＝1m²

無葉風(fēng)扇理論風(fēng)速為35km/h，所以管道中風(fēng)的流量為q，

q＝35×1＝3.5×10⁴m³/h

以首都國際機(jī)場(chǎng)為例，其跑道長為2000m，且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定跑道最小寬度為150m，跑道內(nèi)不允許放障礙物，需清除跑道霧霾高度為30m，則機(jī)場(chǎng)跑道要處理的霧霾空氣的體積v為：

v＝2000×150×30＝9×10⁶m³

在理想狀況下，單個(gè)機(jī)器吸入整個(gè)機(jī)場(chǎng)跑道霧霾空氣的時(shí)間t1為：

t1＝9×10⁶÷(3.5×10⁴)＝257h

考慮到裝置可能存在重復(fù)吸入已凈化空氣的情況，設(shè)吸入效率η＝75％，則裝置處理完整個(gè)整個(gè)機(jī)場(chǎng)跑道霧霾的時(shí)間t2為:

t2＝t1/η＝38.55÷0.75＝342.67h

由于機(jī)場(chǎng)跑道兩邊都設(shè)有此裝置，且每10m安置一臺(tái)，所以跑道上共放置400臺(tái)此裝置，則總體處理整個(gè)機(jī)場(chǎng)跑道霧霾的時(shí)間t為：

t＝t2/400＝0.857h＝51.4min

對(duì)于中度污染的霧霾天氣，空氣質(zhì)量指數(shù)，即aqi指數(shù)為171，其對(duì)應(yīng)的霧霾顆粒濃度為130μg/m³。而本裝置運(yùn)用超聲霧化除霾及過濾式除霾兩種除霾原理，設(shè)裝置霧霾顆粒凈化效率為85％，則經(jīng)裝置處理后空氣中霧霾濃度c為：

c＝130×(1-0.85)＝19.5μg/m³

空氣質(zhì)量達(dá)到優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)。

以上計(jì)算均假設(shè)機(jī)場(chǎng)跑道上空空氣與周圍環(huán)境空氣不進(jìn)行流動(dòng)，實(shí)際情況下，空氣流動(dòng)性較大，很難保證不與周圍環(huán)境進(jìn)行交換。但本裝置在霧霾天氣下一直運(yùn)作，對(duì)本裝置工作區(qū)域范圍內(nèi)的空氣進(jìn)行持續(xù)凈化，能保證在霧霾天氣下該裝置的工作區(qū)域內(nèi)的霧霾濃度符合飛機(jī)的起降標(biāo)準(zhǔn)。

附：根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(aqi)技術(shù)規(guī)定(試行)》(hj633—2012)規(guī)定：空氣污染指數(shù)劃分為0－50、51－100、101－150、151－200、201－300和大于300六檔，對(duì)應(yīng)于空氣質(zhì)量的六個(gè)級(jí)別，指數(shù)越大，級(jí)別越高，說明污染越嚴(yán)重，對(duì)人體健康的影響也越明顯。

空氣污染指數(shù)為0－50，對(duì)應(yīng)顆粒物濃度0—35(μg/m³)，空氣質(zhì)量級(jí)別為一級(jí)，空氣質(zhì)量狀況屬于優(yōu)。

空氣污染指數(shù)為51－100，對(duì)應(yīng)顆粒物濃度35—75(μg/m³)，空氣質(zhì)量級(jí)別為二級(jí)，空氣質(zhì)量狀況屬于良。

空氣污染指數(shù)為101－150，對(duì)應(yīng)顆粒物濃度75—115(μg/m³)，空氣質(zhì)量級(jí)別為三級(jí)，空氣質(zhì)量狀況屬于輕度污染。

空氣污染指數(shù)為151－200，對(duì)應(yīng)顆粒物濃度115—150(μg/m³)，空氣質(zhì)量級(jí)別為四級(jí)，空氣質(zhì)量狀況屬于中度污染。

空氣污染指數(shù)為201－300，對(duì)應(yīng)顆粒物濃度150—250(μg/m³)，空氣質(zhì)量級(jí)別為五級(jí)，空氣質(zhì)量狀況屬于重度污染。

空氣污染指數(shù)大于300，對(duì)應(yīng)顆粒物濃度大于250(μg/m³)，空氣質(zhì)量級(jí)別為六級(jí)，空氣質(zhì)量狀況屬于嚴(yán)重污染。

以上為本發(fā)明較佳的實(shí)施方案，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還能對(duì)上述實(shí)施方案進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方案，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員在發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的顯而易見的該改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。