一种多功能LED立式照明装置的照明方法技术领域
本发明涉及LED照明领域，尤其涉及一种多功能LED立式照明装置
的照明方法。
背景技术
现有技术中，公共场所的管理方一般会根据经验，在有害昆虫经常出
没的位置放置电子式或非电子式的捕虫装置，例如灭蚊灯、笼式捕蝇器，
这种方式虽然在一定程度上能够达到去除有害昆虫的效果，但过于偏重于
个人经验，同时扑杀的范围不够宽且分布不够均匀，杀虫的效果受到严重
限制。
为此，本发明提出一种多功能LED立式照明装置，将杀虫设备转移到
LED立式照明装置上，利用LED立式照明装置分布均匀且分布范围广的
特点进行杀虫，同时提高杀虫的自动化水平，从而全面提升夜间公共场所
的杀虫效率。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种多功能LED立
式照明装置，利用在人行道两侧每隔预设距离设置的LED立式照明装置作
为杀虫平台，引入各种有针对性的图像采集和处理设备进行有害昆虫的及
时检查和识别，并在识别到有害昆虫时控制电子喷雾设备喷射灭虫用的药
水，而且，为了保证各个电子设备的电力供应，改良了原有的LED立式照
明装置的供电系统。
根据本发明的一方面，提供了一种多功能LED立式照明装置的照明方
法，该方法包括：1)提供一种多功能LED立式照明装置，设置在公园道
路两侧用作路灯，所述照明装置包括灯架、LED灯管、AT89C51单片机、
电子喷雾设备、充电设备和阀控密封式铅酸蓄电池，充电设备为阀控密封
式铅酸蓄电池充电，充电后的阀控密封式铅酸蓄电池为AT89C51单片机、
电子喷雾设备和LED灯管提供电力供应，AT89C51单片机控制电子喷雾
设备以在所述照明装置周围喷射灭虫用的药水；2)使用所述LED立式照
明装置来进行照明。
更具体地，在所述多功能LED立式照明装置中，还包括：药水储存箱，
设置在灯架上，用于储存灭虫用的药水；电子喷雾设备，设置在灯架上，
与药水储存箱相通，与AT89C51单片机连接，用于在接收到灭虫启动信号
时，喷射一次药水储存箱中的药水，每次喷射的药水用量固定；FLASH存
储芯片，预先存储了预设害虫数量阈值、黑白阈值和像素数阈值，所述黑
白阈值用于对图像执行二值化处理，所述FLASH存储芯片还预先存储了
各种类型昆虫的灰度化基准昆虫模版，每一种灰度化基准昆虫模版为对对
应种类的基准昆虫形状进行拍摄所得到的昆虫图像执行灰度化处理而获
得；高清图像数据采集设备，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
增强和中值滤波处理，以获得预处理图像；二值化处理设备，与图像预处
理设备和FLASH存储芯片分别连接，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FLASH存储芯片分
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
目大于等于像素数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FLASH存储芯片分别连接，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像素数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，目标存在区域的数量为一个或多个，对应的，目
标子图像的数量为一个或多个；目标识别设备，与目标分割设备和FLASH
存储芯片分别连接，将每一个目标子图像与各种类型昆虫的灰度化基准昆
虫模版逐一匹配，匹配成功时，则获得匹配到的昆虫类型；太阳能电池组
件，设置在灯架上，具有电能输出接口，用于输出太阳能转换后的电能，
电能输出接口包括输出正端和输出负端；同步Buck电路及其驱动模块，
连接在电能输出接口和阀控密封式铅酸蓄电池之间，用于控制电能输出接
口对阀控密封式铅酸蓄电池的充电；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；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；第一电容和第二电容，串联后
并联在滤波稳压电路的正负二端，第一电容的一端连接滤波稳压电路的正
端，第二电容的一端连接滤波稳压电路的负端，第一电容的另一端连接第
一电阻的另一端，第二电容的另一端连接第二电阻的另一端；第三电容，
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；第一开关管，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，其两端分别与第一开关管的漏极和源极连接；第一防反二极管，
其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第一开关管的漏极连接；第
二开关管，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；第二防反二极管，其正端与第二开关管的源极连接；
第四电容和第五电容，都并联在第二防反二极管的负端和滤波稳压电路的
负端之间；第三防反二极管，并联在第二防反二极管的负端和滤波稳压电
路的负端之间；第三开关管，为一P沟增强型MOS管，其漏极与第三防
反二极管的负端连接，其衬底与源极相连；第四防反二极管，并联在第三
开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第一电感，其一端与第三开关
管的源极连接；第六电容和第七电容，都并联在第一电感的另一端和滤波
稳压电路的负端之间；第五防反二极管，并联在第一电感的另一端和滤波
稳压电路的负端之间；阀控密封式铅酸蓄电池，与同步Buck电路及其驱
动模块连接，同时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；继电器，位于LED灯管和阀控密封式铅酸蓄电池之
间，通过是否切断LED灯管和阀控密封式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；AT89C51单片机，与目
标识别设备和FLASH存储芯片分别连接，当属于害虫类型的匹配到的昆
虫类型的数量大于等于预设害虫数量阈值时，发出灭虫启动信号；其中，
AT89C51单片机还与第二开关管的栅极和第三开关管的栅极分别连接，通
过在第二开关管的栅极上施加PWM控制信号，确定第二开关管的通断，
以控制风力发电机输出接口对阀控密封式铅酸蓄电池的充电的通断，还通
过在第三开关管的栅极上施加占空比可调的PWM控制信号，以控制风力
发电机输出接口对阀控密封式铅酸蓄电池的充电电压。
更具体地，在所述多功能LED立式照明装置中：电子喷雾设备包括电
子驱动器件和喷头。
更具体地，在所述多功能LED立式照明装置中：电子驱动器件用于接
收灭虫启动信号并启动电子喷雾设备的药水喷射。
更具体地，在所述多功能LED立式照明装置中：喷头与药水储存箱相
通，用于喷出药水储存箱中的药水。
更具体地，在所述多功能LED立式照明装置中：风力发电机设置在灯
架上。
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多功能LED立式照明装置的结构方
框图。
附图标记：1AT89C51单片机；2灯架；3LED灯管；4电子喷雾设
备；5充电设备；6阀控密封式铅酸蓄电池
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的多功能LED立式照明装置的实施方案进
行详细说明。
由于平时工作的繁忙，人们白天的时间一般被分配为工作时间，而把
夜间的时间作为运动、娱乐和休闲的时间。但是，在夜间活动对场所提出
了一定的要求，除了照明亮度的要求之外，对于夜间开放式的公共场所，
如何防范有害昆虫是场所管理方头疼的问题之一。
现有技术中，一般采用电子式或非电子式的各类灭虫装置进行定点定
时灭虫，显而易见，这种方式具有适应程度差、无法根据昆虫具体情况进
行灭虫的缺陷，而且定点的方式过于依赖人工经验，灭虫效率不高。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种多功能LED立式照明装置，将
灭虫设备安装在LED立式照明装置平台上，在解决上夜间开放式的公共场
所的照明问题的同时，解决灭虫的问题，更关键的是，提高了灭虫设备的
自动化水平和LED立式照明装置的供电效率，从而为夜间活动的人们创造
适宜的活动环境。
图1为根据本发明实施方案示出的多功能LED立式照明装置的结构方
框图，所述照明装置包括灯架、LED灯管、AT89C51单片机、电子喷雾设
备、充电设备和阀控密封式铅酸蓄电池，充电设备为阀控密封式铅酸蓄电
池充电，充电后的阀控密封式铅酸蓄电池为AT89C51单片机、电子喷雾设
备和LED灯管提供电力供应，AT89C51单片机控制电子喷雾设备以在所
述照明装置周围喷射灭虫用的药水。
接着，继续对本发明的多功能LED立式照明装置的具体结构进行进一
步的说明。
所述照明装置还包括：药水储存箱，设置在灯架上，用于储存灭虫用
的药水。
所述照明装置还包括：电子喷雾设备，设置在灯架上，与药水储存箱
相通，与AT89C51单片机连接，用于在接收到灭虫启动信号时，喷射一次
药水储存箱中的药水，每次喷射的药水用量固定。
所述照明装置还包括：FLASH存储芯片，预先存储了预设害虫数量阈
值、黑白阈值和像素数阈值，所述黑白阈值用于对图像执行二值化处理，
所述FLASH存储芯片还预先存储了各种类型昆虫的灰度化基准昆虫模版，
每一种灰度化基准昆虫模版为对对应种类的基准昆虫形状进行拍摄所得
到的昆虫图像执行灰度化处理而获得。
所述照明装置还包括：高清图像数据采集设备，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中值滤波处理，以获得预处理图像。
所述照明装置还包括：二值化处理设备，与图像预处理设备和FLASH
存储芯片分别连接，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FLASH存储芯片分别连接，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像素数
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FLASH存
储芯片分别连接，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像素数阈值的行记为边缘行。
所述照明装置还包括：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，目标存在区域的
数量为一个或多个，对应的，目标子图像的数量为一个或多个；目标识别
设备，与目标分割设备和FLASH存储芯片分别连接，将每一个目标子图
像与各种类型昆虫的灰度化基准昆虫模版逐一匹配，匹配成功时，则获得
匹配到的昆虫类型。
所述照明装置还包括：太阳能电池组件，设置在灯架上，具有电能输
出接口，用于输出太阳能转换后的电能，电能输出接口包括输出正端和输
出负端；同步Buck电路及其驱动模块，连接在电能输出接口和阀控密封
式铅酸蓄电池之间，用于控制电能输出接口对阀控密封式铅酸蓄电池的充
电。
所述照明装置还包括：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。
所述照明装置还包括：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。
所述照明装置还包括：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。
所述照明装置还包括：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；第一电容和第二电容，串联后并联在滤波
稳压电路的正负二端，第一电容的一端连接滤波稳压电路的正端，第二电
容的一端连接滤波稳压电路的负端，第一电容的另一端连接第一电阻的另
一端，第二电容的另一端连接第二电阻的另一端；第三电容，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。
所述照明装置还包括：第一开关管，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，其两端分别与第一开关管的漏极和源极连接；
第一防反二极管，其正端与滤波稳压电路的正端连接，其负端与第一开关
管的漏极连接；第二开关管，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；第二防反二极管，其正端与第二
开关管的源极连接。
所述照明装置还包括：第四电容和第五电容，都并联在第二防反二极
管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第三防反二极管，并联在第二防反
二极管的负端和滤波稳压电路的负端之间；第三开关管，为一P沟增强型
MOS管，其漏极与第三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，并联在第三开关管的源极和滤波稳压电路的负端之间；第一
电感，其一端与第三开关管的源极连接；第六电容和第七电容，都并联在
第一电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间；第五防反二极管，并联在
第一电感的另一端和滤波稳压电路的负端之间。
所述照明装置还包括：阀控密封式铅酸蓄电池，与同步Buck电路及
其驱动模块连接，同时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。
所述照明装置还包括：继电器，位于LED灯管和阀控密封式铅酸蓄电
池之间，通过是否切断LED灯管和阀控密封式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。
所述照明装置还包括：AT89C51单片机，与目标识别设备和FLASH
存储芯片分别连接，当属于害虫类型的匹配到的昆虫类型的数量大于等于
预设害虫数量阈值时，发出灭虫启动信号；其中，AT89C51单片机还与第
二开关管的栅极和第三开关管的栅极分别连接，通过在第二开关管的栅极
上施加PWM控制信号，确定第二开关管的通断，以控制风力发电机输出
接口对阀控密封式铅酸蓄电池的充电的通断，还通过在第三开关管的栅极
上施加占空比可调的PWM控制信号，以控制风力发电机输出接口对阀控
密封式铅酸蓄电池的充电电压。
可选地，在所述多功能LED立式照明装置中：电子喷雾设备包括电子
驱动器件和喷头；电子驱动器件用于接收灭虫启动信号并启动电子喷雾设
备的药水喷射；喷头与药水储存箱相通，用于喷出药水储存箱中的药水；
风力发电机设置在灯架上。
另外，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。外罩可用制作，耐高温达135度，
耐低温达-45度。大功率LED光源已可以满足一般路灯所需的。一般的高
压钠灯的光效是100LM/W，常用的大功率LED是50-60LM/W，用国外最
好的LED芯片可以达到80LM/W，发光效率越高，意味着节能效果越好，
这也是选择LED路灯最重要的指标之一。
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。
采用本发明的多功能LED立式照明装置，针对现有技术中夜间公共场
所灭虫效率低下的技术问题，采用分散均匀且分散区域广的LED立式照明
装置作为杀虫平台，设计一套能够根据所在区域有害昆虫具体情况来制定
灭虫策略的自动化灭虫设备，同时，改造LED立式照明装置的电力供应设
备使得LED立式照明装置的电力供应更环保更可靠，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。