自發電裝置系統在貧困地區的應用研究

方杰

摘 ?要：現代社會發展迅速，城市建設規模在社會發展中不斷擴大，使得城市內的自然空間逐漸減少，人們在快節奏的生活中更需要親近大自然，這就使濕地公園建設在滿足生態的前提下加入了游憩觀光、體閑等功能，給人們提供一個新型的景觀空間，生態景觀成為人們休閑旅游的一個新的發展方向。而在項目建設過程中，往往會面臨因區域經濟條件的限制而無法完成系統性建設的挑戰，導致景觀效果不加，更阻礙了區域經濟的發展。該文將從濕地公園建設角度出發，置入科技元素，在改善景觀環境的同時提高區域經濟發展水平。

關鍵詞：自發電;互動裝置;貧困地區;休閑體驗

中圖分類號： TM73 ? 文獻標志碼：A

1 背景研究

漳河峽谷國家濕地公園位于安陽縣都里鄉西北部山區，兩省一市（縣級市）三縣交界處。 2016年7月19日殷都區西半部遭受300年一遇的特大洪澇災害（包括張和峽谷濕地公園園區），公園內部基礎設施與外聯道路全部被毀，跨河橋梁全部坍塌，導致濕地公園交通優勢全無，災后的道路重建需要耗費大量的人力、物理和財力。都里鄉現有1座35 kV變電站，總容量8 035 kVA。而漳河峽谷國家濕地公園內僅有10 kV盤金腦線，全長6.59 km。由于景區周圍群山環繞、地形復雜，景區通電通信能力有限，尤其是居住于山間居民，依然依靠著傳統的蠟燭取光的方式生活，對外聯系受到限制，通電的可靠性較差。

2 建設必要性

根據國家級濕地公園建設標準，濕地公園的建設不僅需要對濕地生態系統進行保護和合理的利用，同時應考慮為公眾提供體驗、休閑娛樂的場所。因此自“沉浸式”互動裝置系統在漳河峽谷國家濕地公園的建設既有游客的需求，同時促進了科技與自然、人與自然、科技與人之間的關系，在吸引游客的同時解決當地貧電的問題。

3 技術措施

3.1 技術背景

景觀互動裝置是在景觀環境設計中具有獨特作用的藝術裝置，它是景觀環境中十分重要的“道具”，參與景觀環境的構成，正如我們所看到的，在一些比較重要的場所及環境區域，景觀互動裝置與場地空間通常是相結合的，它們是景觀規劃中重要的一部分，豐富了景觀環境的內涵[1]。因此從某種意義上說，這種科技型互動裝置既是一種硬質的設施景觀也是一種軟質的文化景觀，是詮釋景觀環境的一個重要元素。

3.2 技術內容

結合漳河峽谷國家濕地公園項目建設需求，以遵循自然優先為原則，對公園內休閑體驗場所再塑造。該次設計旨在提供一種綠色、環保，同時兼具豐富體驗性的互動裝置系統。具體主要是由面層材料、壓力感應器、壓力轉換器、電力控制系統、弱點LED燈帶、外接音樂箱、龍骨等幾部分組成的。當人踩踏面層材料時，面層所產生的壓力將機械能轉化為電能，電能再輸出于LED燈帶和音箱。

3.2.1 技術原理

技術方案利用科技元素即一種提供電力的裝置系統，該系統通過人踩踏時促使面層材料下移，從而觸動壓力感應器，壓力感應器內部的電磁發電機發生旋轉而產生電流，壓力轉換器與電力控制系統相連，此時發生了重力勢能向電能轉化的過程，再通過電力控制系統將電流收集，利用電力輸出處理器將電能釋放，LED燈帶連接壓力感應器，當有壓力產生時，電力輸出處理器會將電流傳輸與LED燈帶，同時與電力輸出處理器還將與音樂箱相連，產生的電流也將傳于音樂箱，由此就激發了外接設備的工作。這樣既起到了環保的作用，同時也促進了景觀與人之間的互動，大大提高了人在環境中的參與度。

3.2.2 技術構造

該次設計成果是由面層材料、弱點LED燈帶、壓力感應器、金屬框架、壓力轉換器、電力控制系統、外接音樂箱、墊圈和地板幾部分利用龍骨桿依次連接。

面層材料（可以是任意材料）與金屬框架相連，面層材料邊緣安裝弱電LED燈帶（0.33 W/m2）并連接壓力感應器，壓力感應器連接壓力轉換器，壓力轉換器再與電力控制系統連接，當面層產生壓力時，壓力轉換器會將重力勢能轉化為電能，再通過電力控制系統將電能釋放，而外接的燈箱和弱電LED燈帶都將連接電力控制系統，在發生壓力時電力控制系統將電能輸出給LED燈帶和音箱，壓力轉換器外側設置墊圈（彈性材料），以此保證在產生壓力時能夠發生位移，從而產生電流，底部用金屬底板作為底托，并用龍骨將整個系統串聯起來，形成單個整體[2]。

在實施過程中鋪設多個，并且將每個單個整體中的音箱設置不同的音節，可將一首完整的音樂拆分成單個音節，依次排列，在踩踏過程中依次踩踏便可形成一首完整的音樂，極大地提高了景觀的互動性和趣味性。

3.3 技術運用

3.3.1 設計理念

對于漳河峽谷國家濕地公園建設中要堅持3個理念：保證生態和諧、堅持可持續發展與充分營造人與自然互動性原則。

3.3.2 互動參與性景觀營造

科普宣教是國家濕地公園建設的重要內容之一，同時科普宣教活動的開展應以景觀協調性為原則，避免宣教內容過于枯燥。規劃要求需要在科普宣教區與合理利用區聯接處近水段進行濕地文化長廊建設。依據現場勘測，設計依托現狀水渠設置一條人行步道，將整合濕地公園游步道貫穿起來，同時結合文化長廊的建設形成一條用于濕地展示與宣傳的步道。根據設計原則，步道用材采用當地石材為原料，為了避免步道的單一性和枯燥性，將步道與自發電裝置系統相結合，當游客踩上去時，裝置會將重力勢能轉化為電能，同時外接小型音箱系統，所轉化的電能一方面提供文化長廊中展示窗口的LED燈帶使用，另外一方面供小型音箱使用。每個音箱只發一個音符，將每組裝置系統結合鋪裝依次排列，這樣當游客每踩一組鋪裝會發出一個音節的聲音，連續踩踏將會產生一首悅耳的音樂。如圖1所示的剖面圖。

這樣的設計在滿足規范要求的前提下，使原本枯燥乏味的文化長廊變得更加富有趣味性，讓游客在學習濕地、認識濕地中參與到環境中去，使人們在盡情參與過程中，享受自然所帶來的愉悅及體驗，同時也解決了當地電能匱乏的問題。

4 建設意義及效益評價

4.1 生態效益

提供綠色、環保、生態的科技技術。此技術方案的應用符合濕地公園建設的規范要求，在使用過程中，通過運用壓力轉換器的使用，利用人踩踏的重力勢能而轉化為電能，并延伸應用于弱電設備的使用，大大節省了電力資源，在系統性的運行過程中，既不會消耗其他資源，也不會產生任何污染物質[3]。同時因設備的互動性，增加人體的運動量，便于增強人體體質，屬于真正意義上的綠色健康。

4.2 社會效益

打造城市旅游名片，發揮宣傳作用，改善人民休閑生活。此項技術的實施，借助科技的力量為貧困地區打造一張宣傳名片，為游客和居民提供休閑、觀光、游憩、互動體驗的空間。通過壓力轉化器將重力勢能轉為電能并與弱電LED燈帶和音樂箱串聯，每當游人踩踏在發電地磚面層上時，產生的電能會及時供應于燈帶及音樂箱，景觀燈將產生亮度同時音樂箱將產生音樂，拉近了人與科技之間的距離，讓人在享受美景的同時，可以體驗到科技所帶來的趣味性，以此提高濕地公園的知名度，也提高了安陽市、安陽縣和都里鎮的知名度，從而打造城市的另一張名片，樹立多樣性旅游品牌，發揮宣傳帶動作用[4]。

4.3 經濟效益

隨著濕地公園的建設與旅游品牌的樹立，知名度的與日俱增，人流量也隨之增長，可以直接產生門票、餐飲、住宿、購物和娛樂等旅游收入，提高當地經濟收入，同時旅游業的發展也會直接帶動旅游、交通、餐飲、住宿、通信、購物等行業和部門發展，產生經濟效益[5]。經濟的發展使當地居民找到更多的就業機會，并讓他們有機會參與到為濕地公園服務的工作中來，同時還會有一些商業機會供人們發展創業。濕地公園發展還能夠促使周邊社區開展多種經營，優化產業結構，從單一的農業種植產業發展到旅游產業，促進經濟發展，沿漳6個貧困村，也將逐步脫貧，為國家“脫貧攻堅”戰略打下夯實的基礎，同時，區域經濟的發展將有利于社會穩定和人民群眾生活水平的提高，從而促進濕地公園保護事業的發展。

參考文獻

[1]范玉梅.利用電容補償優化自發電力系統解決實際問題[J].電子世界，2020（8）：151-152.

[2]鄔明亮，戴朝華.電氣化鐵路自發自用型光伏儲能系統及其控制策略[J].供用電，2018，35（12）：56-62.

[3]吳慶付，楊旭.某型維修工程車16kW自發電系統設計[J].移動電源與車輛，2016（4）：1-6，21.

[4]新疆金風科技股份有限公司.一種風力發電機組及應用于風力發電機組的自發電系統：CN201921427098.3[P].2020-05-05.

[5]劉華兵，彭愛武，趙凌志.波浪發電系統功率控制方法綜述[J].電工電能新技術，2020，39（5）：49-58.