自发电装置系统在贫困地区的应用研究

方杰

摘  要：现代社会发展迅速，城市建设规模在社会发展中不断扩大，使得城市内的自然空间逐渐减少，人们在快节奏的生活中更需要亲近大自然，这就使湿地公园建设在满足生态的前提下加入了游憩观光、体闲等功能，给人们提供一个新型的景观空间，生态景观成为人们休闲旅游的一个新的发展方向。而在项目建设过程中，往往会面临因区域经济条件的限制而无法完成系统性建设的挑战，导致景观效果不加，更阻碍了区域经济的发展。该文将从湿地公园建设角度出发，置入科技元素，在改善景观环境的同时提高区域经济发展水平。

关键词：自发电;互动装置;贫困地区;休闲体验

中图分类号： TM73   文献标志码：A

1 背景研究

漳河峡谷国家湿地公园位于安阳县都里乡西北部山区，两省一市（县级市）三县交界处。 2016年7月19日殷都区西半部遭受300年一遇的特大洪涝灾害（包括张和峡谷湿地公园园区），公园内部基础设施与外联道路全部被毁，跨河桥梁全部坍塌，导致湿地公园交通优势全无，灾后的道路重建需要耗费大量的人力、物理和财力。都里乡现有1座35 kV变电站，总容量8 035 kVA。而漳河峡谷国家湿地公园内仅有10 kV盘金脑线，全长6.59 km。由于景区周围群山环绕、地形复杂，景区通电通信能力有限，尤其是居住于山间居民，依然依靠着传统的蜡烛取光的方式生活，对外联系受到限制，通电的可靠性较差。

2 建设必要性

根据国家级湿地公园建设标准，湿地公园的建设不仅需要对湿地生态系统进行保护和合理的利用，同时应考虑为公众提供体验、休闲娱乐的场所。因此自“沉浸式”互动装置系统在漳河峡谷国家湿地公园的建设既有游客的需求，同时促进了科技与自然、人与自然、科技与人之间的关系，在吸引游客的同时解决当地贫电的问题。

3 技术措施

3.1 技术背景

景观互动装置是在景观环境设计中具有独特作用的艺术装置，它是景观环境中十分重要的“道具”，参与景观环境的构成，正如我们所看到的，在一些比较重要的场所及环境区域，景观互动装置与场地空间通常是相结合的，它们是景观规划中重要的一部分，丰富了景观环境的内涵[1]。因此从某种意义上说，这种科技型互动装置既是一种硬质的设施景观也是一种软质的文化景观，是诠释景观环境的一个重要元素。

3.2 技术内容

结合漳河峡谷国家湿地公园项目建设需求，以遵循自然优先为原则，对公园内休闲体验场所再塑造。该次设计旨在提供一种绿色、环保，同时兼具丰富体验性的互动装置系统。具体主要是由面层材料、压力感应器、压力转换器、电力控制系统、弱点LED灯带、外接音乐箱、龙骨等几部分组成的。当人踩踏面层材料时，面层所产生的压力将机械能转化为电能，电能再输出于LED灯带和音箱。

3.2.1 技术原理

技术方案利用科技元素即一种提供電力的装置系统，该系统通过人踩踏时促使面层材料下移，从而触动压力感应器，压力感应器内部的电磁发电机发生旋转而产生电流，压力转换器与电力控制系统相连，此时发生了重力势能向电能转化的过程，再通过电力控制系统将电流收集，利用电力输出处理器将电能释放，LED灯带连接压力感应器，当有压力产生时，电力输出处理器会将电流传输与LED灯带，同时与电力输出处理器还将与音乐箱相连，产生的电流也将传于音乐箱，由此就激发了外接设备的工作。这样既起到了环保的作用，同时也促进了景观与人之间的互动，大大提高了人在环境中的参与度。

3.2.2 技术构造

该次设计成果是由面层材料、弱点LED灯带、压力感应器、金属框架、压力转换器、电力控制系统、外接音乐箱、垫圈和地板几部分利用龙骨杆依次连接。

面层材料（可以是任意材料）与金属框架相连，面层材料边缘安装弱电LED灯带（0.33 W/m2）并连接压力感应器，压力感应器连接压力转换器，压力转换器再与电力控制系统连接，当面层产生压力时，压力转换器会将重力势能转化为电能，再通过电力控制系统将电能释放，而外接的灯箱和弱电LED灯带都将连接电力控制系统，在发生压力时电力控制系统将电能输出给LED灯带和音箱，压力转换器外侧设置垫圈（弹性材料），以此保证在产生压力时能够发生位移，从而产生电流，底部用金属底板作为底托，并用龙骨将整个系统串联起来，形成单个整体[2]。

在实施过程中铺设多个，并且将每个单个整体中的音箱设置不同的音节，可将一首完整的音乐拆分成单个音节，依次排列，在踩踏过程中依次踩踏便可形成一首完整的音乐，极大地提高了景观的互动性和趣味性。

3.3 技术运用

3.3.1 设计理念

对于漳河峡谷国家湿地公园建设中要坚持3个理念：保证生态和谐、坚持可持续发展与充分营造人与自然互动性原则。

3.3.2 互动参与性景观营造

科普宣教是国家湿地公园建设的重要内容之一，同时科普宣教活动的开展应以景观协调性为原则，避免宣教内容过于枯燥。规划要求需要在科普宣教区与合理利用区联接处近水段进行湿地文化长廊建设。依据现场勘测，设计依托现状水渠设置一条人行步道，将整合湿地公园游步道贯穿起来，同时结合文化长廊的建设形成一条用于湿地展示与宣传的步道。根据设计原则，步道用材采用当地石材为原料，为了避免步道的单一性和枯燥性，将步道与自发电装置系统相结合，当游客踩上去时，装置会将重力势能转化为电能，同时外接小型音箱系统，所转化的电能一方面提供文化长廊中展示窗口的LED灯带使用，另外一方面供小型音箱使用。每个音箱只发一个音符，将每组装置系统结合铺装依次排列，这样当游客每踩一组铺装会发出一个音节的声音，连续踩踏将会产生一首悦耳的音乐。如图1所示的剖面图。

这样的设计在满足规范要求的前提下，使原本枯燥乏味的文化长廊变得更加富有趣味性，让游客在学习湿地、认识湿地中参与到环境中去，使人们在尽情参与过程中，享受自然所带来的愉悦及体验，同时也解决了当地电能匮乏的问题。

4 建设意义及效益评价

4.1 生态效益

提供绿色、环保、生态的科技技术。此技术方案的应用符合湿地公园建设的规范要求，在使用过程中，通过运用压力转换器的使用，利用人踩踏的重力势能而转化为电能，并延伸应用于弱电设备的使用，大大节省了电力资源，在系统性的运行过程中，既不会消耗其他资源，也不会产生任何污染物质[3]。同时因设备的互动性，增加人体的运动量，便于增强人体体质，属于真正意义上的绿色健康。

4.2 社会效益

打造城市旅游名片，发挥宣传作用，改善人民休闲生活。此项技术的实施，借助科技的力量为贫困地区打造一张宣传名片，为游客和居民提供休闲、观光、游憩、互动体验的空间。通过压力转化器将重力势能转为电能并与弱电LED灯带和音乐箱串联，每当游人踩踏在发电地砖面层上时，产生的电能会及时供应于灯带及音乐箱，景观灯将产生亮度同时音乐箱将产生音乐，拉近了人与科技之间的距离，让人在享受美景的同时，可以体验到科技所带来的趣味性，以此提高湿地公园的知名度，也提高了安阳市、安阳县和都里镇的知名度，从而打造城市的另一张名片，树立多样性旅游品牌，发挥宣传带动作用[4]。

4.3 经济效益

随着湿地公园的建设与旅游品牌的树立，知名度的与日俱增，人流量也随之增长，可以直接产生门票、餐饮、住宿、购物和娱乐等旅游收入，提高当地经济收入，同时旅游业的发展也会直接带动旅游、交通、餐饮、住宿、通信、购物等行业和部门发展，产生经济效益[5]。经济的发展使当地居民找到更多的就业机会，并让他们有机会参与到为湿地公园服务的工作中来，同时还会有一些商业机会供人们发展创业。湿地公园发展还能够促使周边社区开展多种经营，优化产业结构，从单一的农业种植产业发展到旅游产业，促进经济发展，沿漳6个贫困村，也将逐步脱贫，为国家“脱贫攻坚”战略打下夯实的基础，同时，区域经济的发展将有利于社会稳定和人民群众生活水平的提高，从而促进湿地公园保护事业的发展。

参考文献

[1]范玉梅.利用电容补偿优化自发电力系统解决实际问题[J].电子世界，2020（8）：151-152.

[2]邬明亮，戴朝华.电气化铁路自发自用型光伏储能系统及其控制策略[J].供用电，2018，35（12）：56-62.

[3]吴庆付，杨旭.某型维修工程车16kW自發电系统设计[J].移动电源与车辆，2016（4）：1-6，21.

[4]新疆金风科技股份有限公司.一种风力发电机组及应用于风力发电机组的自发电系统：CN201921427098.3[P].2020-05-05.

[5]刘华兵，彭爱武，赵凌志.波浪发电系统功率控制方法综述[J].电工电能新技术，2020，39（5）：49-58.