基于太陽能的智能化應用——多功能騎行帽

尚磊 董娟 梁旭敏

摘要：由于太陽能具有就地取材、零排放、壽命長、可再生等優(yōu)點，采用太陽能光伏發(fā)電在應對能源短缺、推進戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略地位以及解決特殊用電需求的作用，太陽能智能化應用逐漸成為當今世界最受關注的新興產(chǎn)業(yè)之一。本文通過對廣大騎行愛好者的調(diào)查，分析發(fā)現(xiàn)騎行過程需要攜帶各種騎行裝備，戶外電能供給設施匱乏，易出現(xiàn)騎行者溝通障礙、騎行者掉隊、通信受限、出行安全沒有保障等問題，設計出一款由太陽能光伏發(fā)電，集對講機、MP3、手電筒、骨傳導耳機、手機充電、安全指示燈為一體，由手機控制的太陽能智能騎行帽。

關鍵詞：太陽能；光伏發(fā)電；智能騎行帽

1 太陽能騎行帽的產(chǎn)生

作為一個資深戶外運動發(fā)燒友兼騎行愛好者，如何解決旅途中因通訊工具無信號、隨行裝備MP3、手電筒、骨傳導耳機沒電問題。經(jīng)過跟團隊成員多次探討之后，我們提出可否設計一款多功能騎行帽，應用現(xiàn)在市場上比較先進的太陽能光伏發(fā)電技術來提供電能。

太陽能是可再生的新能源，將太陽能轉化成電能加以利用有著廣闊的前景。太能能的智能化應用——多功能騎行帽，便是在為騎行愛好者提供方便的背景需求下產(chǎn)生。該騎行帽是以太陽能電池、集傳感器、LED燈、對講機、骨傳導耳機、MP3為基礎進行巧妙結合應運而生的智能騎行設備，可為騎行者提供夜間騎行、穿越隧道的照明，亦可用于聽音樂減輕疲勞，可省去安裝手電筒，手拿對講機等麻煩。同時，太陽能硅片、蓄電池、骨傳導耳機（功放）、MP3為可拆卸式，LED燈為可調(diào)節(jié)式設備。設計這款太陽能騎行帽具有環(huán)保節(jié)能、智能方便、輕盈小巧等優(yōu)點。

2 太陽能騎行帽的原理

太陽能多功能騎行帽是利用太陽能光伏發(fā)電技術供蓄電，集骨傳導藍牙耳機、麥克風、LED前照燈、LED指示燈、傳感器為一體的智能頭盔，利用手機作為中樞控制，可以有效地減輕騎行者的負重問題，為騎行愛好者提供了更為安全、方便的騎行體驗。

太陽能光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。光伏發(fā)電系統(tǒng)由太陽能電池板，控制器和逆變器三大部分組成，主要由電子元件組成，不涉及機械部件，所以光伏發(fā)電設備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長，安裝維護簡便，理論上講光伏發(fā)電可用在任何需要電源的場合。從航天飛行器到家庭電源，從大到兆瓦級電站到太陽能充電設備。

3 太陽能電池的應用

根據(jù)最新調(diào)查報告顯示，近些年光伏組件的生產(chǎn)情況發(fā)生了重大變化，我國基本成為世界太陽能電池及其組件的制造核心。國內(nèi)光伏發(fā)電已經(jīng)廣泛應用在一些戶外基礎設施、航天器續(xù)航用電、偏遠地區(qū)發(fā)電并網(wǎng)等領域。例如：路燈已經(jīng)大規(guī)模采用太陽能光伏發(fā)電來提供照明時所需要的電能，交通信號燈的光伏發(fā)電供電系統(tǒng)、新型太陽能光伏發(fā)電供電溫棚植被系統(tǒng)、供電供暖系統(tǒng)等都有效的利用太陽能光伏發(fā)電技術。

在現(xiàn)在的太陽能電池產(chǎn)品中，以硅半導體材料為主，即單晶硅與多晶硅電池板。由于它們原材料的廣泛性，較高的轉換效率和可靠性，被市場廣泛接受。其中多晶硅太陽能電池性價比最高，是結晶類太陽能電池的主流產(chǎn)品。因此，我們設計的智能騎行帽主要應用多晶硅太能能電池。

4 太陽能騎行帽的組成

在騎行頭盔的上表面覆蓋太陽能柔性折疊電池板來獲取太陽能，進一步轉換為電能。將得到的電能儲存在蓄電池中，一部分供白天騎行使用，一部分供夜間照明。同時在蓄電池上

安裝USB充電口，方便在陰雨天沒電時及時通過USB接口充電，從而解決騎行過程中的供電問題。

功能方面通過手機藍牙直接與帽子上的骨傳導藍牙連接，給騎友們提供快速高效的接打電話功能，同時也可以通過手機對講APP，借助骨傳導藍牙耳機獲得對方的具體位置，這樣可以更方便地解決騎友之間的聯(lián)系問題。通過藍牙可以隨時隨地收聽手機上的歌曲和FM電臺，替代騎友們之間聯(lián)系需要對講機，接打電話需要拿出手機的問題。安裝骨傳導藍牙外放耳機，通過頭骨傳遞和感知聲音，使得來電接通、播放音樂時，無需停下腳步就可以安全有效地完成。

在帽子的邊緣安裝LED可調(diào)式設備示寬燈，可以有效地避免夜間騎行中遇到照明不良路段其他車輛注意不到騎行者的問題，使得騎行者更加安全。同時我們在帽子前面安裝LED可調(diào)式照明燈來在道路照明不良的地方提供照明，利用可控遙控開關控制照明燈的開關和音樂播放器的開關，更好地保證夜間騎行安全。具體設計圖如下：

5 結語

實施節(jié)能減排，倡導低碳生活是我國為應對氣候變化，保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展而制定的一項發(fā)展戰(zhàn)略，我們的多功能騎行帽利用太陽能光伏發(fā)電技術，為廣大騎行愛好者提供智能、方便的騎行體驗，更好的呼應了國家實施節(jié)能減排、倡導清潔能源的號召。太陽能騎行帽在構造方面體現(xiàn)出了集綠色、安全、便利于一體的新時代產(chǎn)品的特性，所以具有很好的市場發(fā)展前景。

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