自動備用照明警示燈與應(yīng)急燈的研究與設(shè)計

山西工程技術(shù)學(xué)院 崔建國 寧永香

自動備用照明警示燈與應(yīng)急燈的研究與設(shè)計

山西工程技術(shù)學(xué)院 崔建國 寧永香

針對建筑工地危險地段警示、道路施工臨時警示、海上燈塔警示等可能需要整晚照明，地下通道需要24小時照明，這些特殊地段的照明燈具是不允許“損壞的”。為了解決這個難題，可以使用應(yīng)急燈電路，但應(yīng)急燈一般不能堅持多長時間照明；另一個思路，設(shè)計一套備用照明電路，利用干簧管檢測主燈具的通斷，通斷信號控制備用燈具點亮，同時發(fā)出聲音報警，提醒工作人員及時更換損壞的主燈具，實現(xiàn)只要供電正?？梢?4小時不間斷提供照明服務(wù)。該設(shè)計不同于應(yīng)急燈模式。

應(yīng)急燈；警示燈；備用；干簧管；報警

1 引言

警示燈在眾多場合起著無可否認(rèn)的重要作用，比如建筑工地危險地段警示、道路施工臨時警示、海上燈塔警示等；地下通道需要24小時照明，有些住宅小區(qū)晚上需要整晚照明。這些照明措施對人類的生命以及財產(chǎn)的安全都極為重要，不允許有任何的中斷。

但是再好、再昂貴的照明措施也可能出故障，或接觸不良、或燈具斷絲破裂。正常工作的燈具不能夠預(yù)定出自己的壽命、燈具的接頭由于雨水銹蝕隨時可能接觸不良，一旦出現(xiàn)任何故障，就會對人類的正常生活造成很大的不便，這時可以啟用應(yīng)急燈電路，但應(yīng)急燈蓄電池容量太小，一般不能堅持多長時間照明。本文設(shè)計的照明套具也不能防止燈具的燒毀，但能做到主燈具不管什么原因而不亮?xí)r，只要供電電壓正常，備用警示燈能自動接通，保持照明，且啟動聲音報警，提示管理人員更換損壞燈具。此外，備用警示燈需要主動點亮?xí)r也可以手動點亮，以表示設(shè)備出了故障。該思路完全不同于應(yīng)急燈電路的設(shè)計，是另一個方向的安全照明理念。

2 自動備用警示燈電氣原理

2.1 自動備用警示燈設(shè)計與應(yīng)急燈設(shè)計模式的區(qū)別

應(yīng)急照明燈是在正常照明電源發(fā)生故障時，能有效地照明和顯示疏散通道，或能持續(xù)照明而不間斷工作的一類燈具。廣泛用于公共場所和不能間斷照明的地方[1]。

國內(nèi)使用的應(yīng)急照明系統(tǒng)以自帶電源獨立控制型為主，正常電源接自普通照明供電回路中，平時對應(yīng)急燈蓄電池充電，當(dāng)正常電源切斷時，備用電源（蓄電池）自動供電。這種形式的應(yīng)急燈每個燈具內(nèi)部都有變壓、穩(wěn)壓、充電、逆變、蓄電池等大量的電子元器件，應(yīng)急燈在使用、檢修、故障時電池均需充放電。 另一種是集中電源集中控制型，應(yīng)急燈具內(nèi)無獨立電源，正常照明電源故障時，由集中供電系統(tǒng)供電。在這種形式的應(yīng)急照明系統(tǒng)中，所有燈具內(nèi)部復(fù)雜的電子電路被省掉了，應(yīng)急照明燈具與普通的燈具無異，集中供電系統(tǒng)設(shè)置在專用的房間內(nèi)。下面是一款簡單的應(yīng)急燈電路圖。原理簡單，不再說明，不過這是一款LED照明的應(yīng)急燈，如果使用市電220V照明燈泡，就要考慮逆變電路，變得復(fù)雜的多。

圖1 應(yīng)急燈電氣原理圖

通過以上介紹可以看出，應(yīng)急燈模式實現(xiàn)不間斷照明的本質(zhì)是采用蓄電池作為應(yīng)急照明電源，那么它的缺點就很明顯，應(yīng)急燈蓄電池容量不能做的太大，故一般應(yīng)急燈照明不能堅持很長時間照明，這是違背了我們需要的照明模式需求的。

2.2 自動備用警示燈電氣設(shè)計原理

不同于應(yīng)急燈照明模式的是，自動備用照明警示燈是在主燈具由于種種原因不能點亮，可能造成不安全因素的情況下，提出的另一種安全照明設(shè)計理念?？傮w思路是在主燈具回路不能導(dǎo)通的情況下，自動接通備用燈具，與應(yīng)急燈從安全照明設(shè)計的思路是不同的[2]。

本設(shè)計的電氣原理非常簡單，如圖2所示，除了主燈具以及備用燈具這兩個照明燈具外，還有一套控制電路，包括低壓電源產(chǎn)生電路、采樣電路、反相電路、電流放大電路、繼電器電路五部分電路，下面詳解。

LAMP1為主照明燈具，正常情況照明由其提供，LAMP2為備用照明燈具，一旦主燈具不管什么原因而不亮?xí)r，備用燈必須點亮，以保證人民生活安全。此外，備用警示燈（就是備用燈具）需如圖4（A）所示。因為實際工作過程中，存在著機械摩擦和空氣阻力，會損失一部分動能。假設(shè)有20%的損失，得出部分關(guān)節(jié)在不同階段所需轉(zhuǎn)矩，如圖4（B）所示。由圖4（B）中可以看出，機器人在蕩越時，吊掛臂肘關(guān)節(jié)、蕩越臂肩關(guān)節(jié)和蕩越臂肘關(guān)節(jié)在擺動超過最低點時，各關(guān)節(jié)需要增加一定的扭矩才能順利完成搭線動作。吊掛臂肘關(guān)節(jié)、蕩越臂肩關(guān)節(jié)和蕩越臂肘關(guān)節(jié)最大需要轉(zhuǎn)矩分別為17N–m、10 N–m和5.5 N–m。遠小于傳統(tǒng)方式65N–m、20 N–m和6.5 N–m轉(zhuǎn)矩輸出。人。根據(jù)數(shù)學(xué)模型進行了主要關(guān)節(jié)軌跡仿真和主要 關(guān)節(jié)的扭矩仿真。驗證了蕩越式機器人快速越障的能力。采用機器人對高空電纜進行巡檢作業(yè)，可減輕人工巡檢的勞動強度，提高工作效率，減少人工傷害等，相關(guān)市場前景很好。

圖4 部分關(guān)節(jié)運動學(xué)仿真截圖

[1]房立金,魏永樂,陶廣宏．一種新型帶柔索雙臂式巡檢機器人設(shè)計[J]．機器人,2013,35(3):319-325．

[2]吳功平,肖曉暉,肖華,等．架空高壓輸電線路巡線機器人樣機研制[J]．電力系統(tǒng)自動化,2006,30(13):90-93．

[3]Toth J, Pouliot N, Montambault S． Field experiences usingLineScout technology on large BC transmission crossings[C]//1st International Conference on Applied Robotics for the PowerIndustry．Piscataway, NJ, USA: IEEE, 2010．

4.結(jié)論

根據(jù)快速越障的需求，設(shè)計了一種蕩越式輸電線路巡檢機器

Research and Design of Automatic Standby Lighting Warning Lamp and Emergency Lamp

Cui-jianguo ning-yongxiang
（Shanxi engineering and Technology College,Yangquan 045000,ShanXi,China）

Aiming at the construction site, construction of temporary road danger area warning warning, warning the sea lighthouse may require night lighting, underground channels require 24 hours lighting lighting, these sections are not allowed to “damage”. In order to solve this problem, you can use the emergency lamp circuit, but not how long emergency lamps for general lighting；another idea, design a set of spare lighting circuit, using reed detection lamp switch on-off signal control standby lamp is lighted, and voice alarm, to remind staff to replace the damaged main lamp in time, as long as the normal power supply can achieve 24 hours of uninterrupted service to provide lighting. The design is different from the emergency light mode.

Emergency lamp；warning lamp； standby；reed；alarm

朱永林（1961－），北京聯(lián)合大學(xué)，工程師，研究生，研究方向：機器人結(jié)構(gòu)學(xué)，計算機控制。