1.本发明涉及微通孔陶瓷吸声材料技术领域，具体是涉及一种基于微通孔泡沫陶瓷板的太阳能光伏型声屏障。


背景技术：

2.声屏障是一种隔音降噪屏障，主要用于高速公路、高架复合道路和其它噪声源的隔声降噪。又分为纯隔声的反射型声屏障和吸声与隔声相结合的复合型声屏障，而后者是更为有效的隔声方法，能够减少噪音对道路附近居民生活的影响。
3.微通孔泡沫陶瓷板是一种具有高温特性的多孔材料，其孔径从纳米级到微米级不等，气孔率在20％～95％之间，这种相互连通的孔隙大大增加了陶瓷板的吸音效果，并且抗震效果好、耐化学腐蚀性好拓宽了微通孔泡沫陶瓷板在国内各行业中的应用。
4.太阳光伏系统，也称为光生伏特，简称光伏，是指利用光伏半导体材料的光生伏打效应而将太阳能转化为直流电能的设施。光伏设施的核心是太阳能电池板。用来发电的半导体材料主要有：单晶硅、多晶硅、非晶硅及碲化镉等。由于近年来各国都在积极推动可再生能源的应用，光伏产业的发展十分迅速，尤其是在道路交通方面应用广泛，太阳能光伏系统能够适配搭载在道路屏障、路灯甚至风力发电机之上。
5.专利cn109842359a公开了一种太阳能光伏声屏障的独立可调式光伏组件，整体安装于声屏障基础组件上，具体包括光伏组件，光伏组件底面固定于立柱的顶端，立柱中部前后两侧分别安装有杆状的前支撑和后支撑，前支撑和后支撑的顶端固定于光伏组件底面；立柱底端通过方位角调节法兰安装到底板上，底板通过螺栓、螺母及垫片固定于声屏障基础组件，可以通过调节方位角法兰改变光伏组件的朝向，大大提高了光伏组件表面接收到的太阳能辐射资源。但是适用范围较窄，只能用于较为广阔的空间之中，限制了其实用性。


技术实现要素：

6.针对上述存在的问题，本发明提供了一种基于微通孔泡沫陶瓷板的太阳能光伏型声屏障。
7.本发明的技术方案是：
8.一种基于微通孔泡沫陶瓷板的太阳能光伏型声屏障，包括复合吸声板和太阳能板，所述太阳能板位于所述复合吸声板外侧面且与复合吸声板滑动连接，复合吸声板由内至外依次设有铝塑板、微通孔陶瓷板和镀锌钢板，所述铝塑板与所述微通孔陶瓷板之间设有用于蓄水的第一空腔，微通孔陶瓷板与所述镀锌钢板之间设有第二空腔，所述第一空腔顶部设有滤水板，所述滤水板两端与铝塑板和微通孔陶瓷板固定连接，微通孔陶瓷板底部设有密封板；
9.所述复合吸声板外侧面中部竖直设有一组滑轨，所述滑轨嵌套在所述镀锌钢板表面，滑轨内部设有与其滑动连接的滑动块，所述滑动块内部设有驱动其上下滑动的驱动电机，所述滑动块上部设有转动电机，所述太阳能板的底部中心处对应所述转动电机设有凹
槽，所述转动电机的输出端位于所述凹槽内部设有一组夹板，所述夹板与太阳能板固定连接，使太阳能板能够绕复合吸声板顶部180
°
转动；
10.所述第二空腔顶部与外界相连通，第二空腔内部设有风力发电组件，所述风力发电组件包括两组发电风叶，每组所述发电风叶下部均连接有一组小型发电机，所述小型发电机底部设有伸缩塔管，所述伸缩塔管底部与所述密封板固定连接。
11.进一步地，所述铝塑板的厚度为1-2mm，所述微通孔陶瓷板的厚度为20-23mm，所述镀锌钢板的厚度为1-2mm，所述第一空腔的厚度为70-75mm，所述第二空腔的厚度为200-230mm。留有足够的空间以便于放置高压水枪和风力发电组件。
12.进一步地，所述第二空腔下部等间距设有若干高压水枪，所述高压水枪底部转动连接设有出水板，所述出水板上表面中部与高压水枪连通，出水板侧面中部凸起且内部设有一组出水管，所述出水管延伸至出水板外侧中部，每组出水板均通过一组位于第二空腔底部的传动皮带控制同步转动，所述传动皮带两端设有传动轮，其中一组所述传动轮通过一组位于第二空腔底部的伺服电机驱动转动，传动皮带为上下两组设置，两组传动皮带关于出水管所在位置对称，铝塑板对应每组所述出水板处设有一组出水口。通过高压水枪对收集到的雨水进行再利用，既可以对道路进行清洁防尘又可以对风力发电组件的发电风叶进行清洗冲刷，提高了装置的功能多样性。
13.更进一步地，所述微通孔陶瓷板对应每组所述出水板处均设有一组出水孔，所述出水孔向上延伸至所述发电风叶对应位置处，所述密封板对应所述第二空腔底部设有若干排水孔。通过出水孔的设置可以实现对发电风叶的冲洗并通过排水孔及时将水排出防止风力发电组件受潮。
14.进一步地，所述第二空腔顶部设有一组用于遮挡第二空腔的活动挡板，所述活动挡板两端各通过一组弹簧与所述微通孔陶瓷板上部两侧设有的弹簧槽底部连接，活动挡板下表面中部设有齿槽，所述齿槽与设置在第二空腔内部的齿轮啮合连接，齿槽呈中间厚两端薄设置，所述齿轮中部两侧各通过一组连接轴与所述镀锌钢板固定连接，齿轮下部啮合连接设有一组齿条，所述齿条与镀锌钢板滑动连接，齿条贯穿镀锌钢板的末端设有半圆弧形设置的推块，所述推块位于所述滑轨上方。
15.进一步地，所述复合吸声板底部两侧各设有一组支撑腿，所述微通孔陶瓷板下端设有用于延伸至地下的固定板，所述太阳能板底部设有用于洗刷镀锌钢板的海绵减震条。通过海绵减震条的设置既可以实现复合吸声板与太阳能板之间的减震，防止汽车高速运动产生的振动对装置造成损坏减少使用寿命，又可以在上升和下降太阳能板时对镀锌钢板表面进行洗刷，保持镀锌钢板表面的干净美观。
16.进一步地，所述伸缩塔管包括相对滑动的上管和下管，所述上管中部设有限位块，所述限位块与所述微通孔陶瓷板外侧面设有的限位槽滑动连接，两组限位块通过连杆连接，所述连杆中部设有连接绳，所述连接绳另一端贯穿所述镀锌钢板顶部后与所述滑动块连接。通过限位块与限位槽可以使伸缩塔管以及整个风力发电组件固定牢靠，同时实现两组发电风叶的同步上升和下降。
17.进一步地，所述微通孔陶瓷板以聚氨酯泡沫塑料为有机载体，浸渍在浆料中并加热至1460℃烧结而成，所述浆料的固相含量为62-65％，所述固相中的组成成分按重量份计包括mgo 8-11份、al2o
3 1-2份、zro
2 0.3-0.8份，液相中溶剂为去离子水，溶质按质量分数
计包括硅溶胶3-4％、羧甲基纤维素1-2％、四甲基乙二胺0.5-1％、聚乙烯醇0.8-1.2％。该微通孔陶瓷板的吸音效果更好。
18.进一步地，所述太阳能板和风力发电组件所产生电力均通过埋设在地下的电缆线并入电网。实现本装置发电电力的供给与转化。
19.本发明的有益效果是：
20.(1)本发明的声屏障经济实用，通过搭载了太阳能光伏板和风力发电组件，能够在保证了良好的吸声效果的前提下，完成电能的供给与转化，能够带来良好的经济效益，有利于进一步的推广。
21.(2)本发明的声屏障结构设置合理，将空间最大化的利用，通过滑轨的设置能够实现太阳能板的多角度调节，以实现太阳光最大利用率，同时可以通过升降配合风力发电组件的升降，结构设计巧妙，实现了智能化的目的，且还能够通过海绵减震条的设置既可以实现复合吸声板与太阳能板之间的减震，防止汽车高速运动产生的振动对装置造成损坏减少使用寿命，又可以对镀锌钢板表面进行洗刷，保持镀锌钢板表面的干净美观。
22.(3)本发明的声屏障设有的第一空腔能够配合太阳能板完成雨水蓄积，并利用收集的雨水对道路进行清洁防尘又可以对风力发电组件的发电风叶进行清洗冲刷，大大提高了装置的功能多样性。
附图说明
23.图1是本发明的声屏障正面结构示意图；
24.图2是本发明的声屏障图1中a处的结构示意图；
25.图3是本发明的声屏障背面结构示意图；
26.图4是本发明的声屏障图3中b处的结构示意图；
27.图5是本发明的声屏障风力发电组件结构示意图；
28.图6是本发明的声屏障复合吸声板内部结构示意图；
29.图7是本发明的声屏障图6中c处的结构示意图；
30.图8是本发明的声屏障图6中d处的结构示意图；
31.图9是本发明的声屏障传动皮带及出水板整体结构示意图；
32.图10是本发明的声屏障传动皮带及出水板局部结构示意图。
33.其中，1-复合吸声板，11-铝塑板，111-出水口，12-微通孔陶瓷板，121-出水孔，122-限位槽，123-弹簧槽，13-镀锌钢板，14-第一空腔，15-第二空腔，16-滤水板，17-密封板，171-排水孔，18-支撑腿，19-固定板，2-太阳能板，21-凹槽，22-海绵减震条，3-滑轨，31-滑动块，32-驱动电机，33-转动电机，34-夹板，4-风力发电组件，41-发电风叶，42-小型发电机，43-伸缩塔管，431-上管，432-下管，44-限位块，45-连杆，46-连接绳，5-高压水枪，51-出水板，52-出水管，53-传动皮带，54-传动轮，55-伺服电机，6-活动挡板，61-弹簧，62-齿槽，63-齿轮，64-连接轴，65-齿条，66-推块。
具体实施方式
34.实施例1
35.如图1-4、6所示，一种基于微通孔泡沫陶瓷板的太阳能光伏型声屏障，包括复合吸
声板1和太阳能板2，太阳能板2为市售双面太阳能板，太阳能板2位于复合吸声板1外侧面且与复合吸声板1滑动连接，复合吸声板1由内至外依次设有1.5mm厚度的铝塑板11、22mm厚度的微通孔陶瓷板12和1.5mm厚度的镀锌钢板13，铝塑板11与微通孔陶瓷板12之间设有用于蓄水的第一空腔14，微通孔陶瓷板12与镀锌钢板13之间设有第二空腔15，第一空腔14顶部设有滤水板16，滤水板16两端与铝塑板11和微通孔陶瓷板12固定连接，微通孔陶瓷板12底部设有密封板17；第一空腔14的厚度为72mm，第二空腔15的厚度为215mm；
36.如图6、8-10所示，第二空腔15下部等间距设有若干高压水枪5，高压水枪5底部转动连接设有出水板51，出水板51上表面中部与高压水枪5连通，出水板51侧面中部凸起且内部设有一组出水管52，出水管52延伸至出水板51外侧中部，每组出水板51均通过一组位于第二空腔15底部的传动皮带53控制同步转动，传动皮带53两端设有传动轮54，其中一组传动轮54通过一组位于第二空腔15底部的伺服电机55驱动转动，伺服电机55为市售伺服电机，传动皮带53为上下两组设置，两组传动皮带53关于出水管52所在位置对称，铝塑板11对应每组出水板51处设有一组出水口111，微通孔陶瓷板12对应每组出水板51处均设有一组出水孔121，出水孔121向上延伸至发电风叶41对应位置处，密封板17对应第二空腔15底部设有若干排水孔171；
37.如图6、7所示，第二空腔15顶部设有一组用于遮挡第二空腔15的活动挡板6，活动挡板6两端各通过一组弹簧61与微通孔陶瓷板12上部两侧设有的弹簧槽123底部连接，活动挡板6下表面中部设有齿槽62，齿槽62与设置在第二空腔15内部的齿轮63啮合连接，齿槽62呈中间厚两端薄设置，齿轮63中部两侧各通过一组连接轴64与镀锌钢板13固定连接，齿轮63下部啮合连接设有一组齿条65，齿条65与镀锌钢板13滑动连接，齿条65贯穿镀锌钢板13的末端设有半圆弧形设置的推块66，推块66位于滑轨3上方；
38.如图1、3、6所示，复合吸声板1外侧面中部竖直设有一组滑轨3，滑轨3嵌套在镀锌钢板13表面，滑轨3内部设有与其滑动连接的滑动块31，滑动块31内部设有驱动其上下滑动的驱动电机32，驱动电机32为市售齿轮减速电机，滑动块31上部设有转动电机33，转动电机33为市售无刷减速电机，太阳能板2的底部中心处对应转动电机33设有凹槽21，转动电机33的输出端位于凹槽21内部设有一组夹板34，夹板34与太阳能板2固定连接，使太阳能板2能够绕复合吸声板1顶部180
°
转动，复合吸声板1底部两侧各设有一组支撑腿18，微通孔陶瓷板12下端设有用于延伸至地下的固定板19，太阳能板2底部设有用于洗刷镀锌钢板13的海绵减震条22；
39.如图5、6所示，第二空腔15顶部与外界相连通，第二空腔15内部设有风力发电组件4，风力发电组件4包括两组发电风叶41，每组发电风叶41下部均连接有一组小型发电机42，小型发电机42底部设有伸缩塔管43，伸缩塔管43底部与密封板17固定连接，伸缩塔管43包括相对滑动的上管431和下管432，上管431中部设有限位块44，限位块44与微通孔陶瓷板12外侧面设有的限位槽122滑动连接，两组限位块44通过连杆45连接，连杆45中部设有连接绳46，连接绳46另一端贯穿镀锌钢板13顶部后与滑动块31连接，太阳能板2和风力发电组件4所产生电力均通过埋设在地下的电缆线并入电网。风力发电组件4为市售小型风力发电机，发电风叶41为碳纤维复合叶片，共设有4片，小型发电机42为市售专用无电刷钕三次曲线交流发电机。
40.实施例2
41.本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：复合吸声板1中各层的设置厚度不同。
42.如图1-4、6所示，一种基于微通孔泡沫陶瓷板的太阳能光伏型声屏障，包括复合吸声板1和太阳能板2，太阳能板2位于复合吸声板1外侧面且与复合吸声板1滑动连接，复合吸声板1由内至外依次设有1mm厚度的铝塑板11、20mm厚度的微通孔陶瓷板12和1mm厚度的镀锌钢板13，铝塑板11与微通孔陶瓷板12之间设有用于蓄水的第一空腔14，微通孔陶瓷板12与镀锌钢板13之间设有第二空腔15，第一空腔14顶部设有滤水板16，滤水板16两端与铝塑板11和微通孔陶瓷板12固定连接，微通孔陶瓷板12底部设有密封板17；第一空腔14的厚度为70mm，第二空腔15的厚度为200mm。
43.实施例3
44.本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：复合吸声板1中各层的设置厚度不同。
45.如图1-4、6所示，一种基于微通孔泡沫陶瓷板的太阳能光伏型声屏障，包括复合吸声板1和太阳能板2，太阳能板2位于复合吸声板1外侧面且与复合吸声板1滑动连接，复合吸声板1由内至外依次设有2mm厚度的铝塑板11、23mm厚度的微通孔陶瓷板12和2mm厚度的镀锌钢板13，铝塑板11与微通孔陶瓷板12之间设有用于蓄水的第一空腔14，微通孔陶瓷板12与镀锌钢板13之间设有第二空腔15，第一空腔14顶部设有滤水板16，滤水板16两端与铝塑板11和微通孔陶瓷板12固定连接，微通孔陶瓷板12底部设有密封板17；第一空腔14的厚度为75mm，第二空腔15的厚度为230mm。
46.实施例4
47.本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：
48.微通孔陶瓷板12以聚氨酯泡沫塑料为有机载体，浸渍在浆料中并加热至1460℃烧结而成，浆料的固相含量为63％，固相中的组成成分按重量份计包括mgo 10份、al2o
3 1.5份、zro
2 0.5份，液相中溶剂为去离子水，溶质按质量分数计包括硅溶胶3.5％、羧甲基纤维素1.5％、四甲基乙二胺0.7％、聚乙烯醇1％。
49.实施例5
50.本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：微通孔陶瓷板12的制备参数不同。
51.微通孔陶瓷板12以聚氨酯泡沫塑料为有机载体，浸渍在浆料中并加热至1460℃烧结而成，浆料的固相含量为62％，固相中的组成成分按重量份计包括mgo 8份、al2o
3 1份、zro
2 0.3份，液相中溶剂为去离子水，溶质按质量分数计包括硅溶胶3％、羧甲基纤维素1％、四甲基乙二胺0.5％、聚乙烯醇0.8％。
52.实施例6
53.本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于：微通孔陶瓷板12的制备参数不同。
54.微通孔陶瓷板12以聚氨酯泡沫塑料为有机载体，浸渍在浆料中并加热至1460℃烧结而成，浆料的固相含量为65％，固相中的组成成分按重量份计包括mgo 11份、al2o
3 2份、zro
2 0.8份，液相中溶剂为去离子水，溶质按质量分数计包括硅溶胶4％、羧甲基纤维素2％、四甲基乙二胺1％、聚乙烯醇1.2％。
55.应用上述声屏障进行使用的工作原理为：
56.首先，通过支撑腿18和固定板19将复合吸声板1固定到指定位置，以此将若干复合吸声板1排列安装到道路两旁，太阳能板2工作原理：
57.当需要收集太阳能进行光伏发电时，开启驱动电机32使其带动滑动块31沿滑轨3向上移动到复合吸声板1的顶部，在通过开启转动电机33调节夹板34与太阳能板2的角度，使太阳光的吸收率最大，并可以通过实时调整以保持太阳光的最大吸收量；
58.雨水蓄积工作原理：
59.若遇到下雨且无太阳光时，通过开启转动电机33调节夹板34与太阳能板2的角度，使太阳能板2与底面呈60
°
夹角，如图1所示，使雨水能够沿太阳能板2流经滤水板16进入到第一空腔14内部，同时，开启伺服电机55使其带动传动链54以及传动皮带53转动45
°
，通过出水板51封堵出水口111和出水孔121，完成第一空腔14内部雨水的续集；
60.风力发电工作原理：
61.当风力较强且太阳光照较弱时，需要利用风力发电组件4进行风力发电，开启驱动电机32使其带动滑动块31沿滑轨3向下移动，同事滑动块31带动连接绳46拉动连杆45上移，使风力发电组件4移至第二空腔15上方，发电风叶41暴露在复合吸声板1上方，当太阳能板2下降至推块66所在位置处时，推动弧形的推块66向第二空腔15内部移动，齿条65带动齿轮63转动，同时通过齿槽62驱动活动挡板6向斜上方移动，使活动挡板6移开第二空腔15上方，从而使风力发电组件4能够伸出；当完成风力发电需要复位时，则以上述同样的方法使风力发电组件4收回，当太阳能板2上升至顶部后，则不再阻挡推块66，使活动挡板6在弹簧61的作用下将活动挡板6拉回至原位，继续覆盖在第二空腔15上表面，推块66伸出至镀锌钢板13外侧。
62.高压水枪5的工作原理：
63.若需要使用雨水对道路进行冲刷，则开启伺服电机55使其带动传动链54以及传动皮带53转动90
°
，使出水管52对准出水口111所在位置，打开高压水枪5则对道路进行冲刷；若需要使用雨水对发电叶片41进行冲刷，则开启伺服电机55使其带动传动链54以及传动皮带53转动180
°
，使出水管52对准出水孔121所在位置，打开高压水枪5则对发电叶片41进行冲刷。
64.实验例
65.将实施例4-6中的微通孔陶瓷板12制备的声屏障进行吸声效果测试，并与常规声屏障进行对比，检测依据为gb/t 20247-2006《声学混响室吸声测试》，测量仪器为b&k2270多功能频谱分析仪，测试结果如表1所示。
66.表1吸声效果
67.实施例频率f(hz)吸声系数nrc(db)实施例416000.65实施例516000.63实施例616000.57对比例16000.38
68.经检测，本发明的微通孔陶瓷板12制备的声屏障吸声效果要好于常规声屏障的吸声效果，说明本发明的微通孔陶瓷板12参数对吸声效果具有积极影响，且实施例4中的参数
最优，试件降噪系数nrc为0.65db。