自動備用照明警示燈與應急燈的研究與設計

山西工程技術學院 崔建國 寧永香

自動備用照明警示燈與應急燈的研究與設計

山西工程技術學院 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，可以使用應急燈電路，但應急燈一般不能堅持多長時間照明；另一個思路，設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，同時發出聲音報警，提醒工作人員及時更換損壞的主燈具，實現只要供電正常可以24小時不間斷提供照明服務。該設計不同于應急燈模式。

應急燈；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，有些住宅小區晚上需要整晚照明。這些照明措施對人類的生命以及財產的安全都極為重要，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，這時可以啟用應急燈電路，但應急燈蓄電池容量太小，一般不能堅持多長時間照明。本文設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時，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時也可以手動點亮，以表示設備出了故障。該思路完全不同于應急燈電路的設計，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 自動備用警示燈設計與應急燈設計模式的區別

應急照明燈是在正常照明電源發生故障時，能有效地照明和顯示疏散通道，或能持續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]。

國內使用的應急照明系統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，平時對應急燈蓄電池充電，當正常電源切斷時，備用電源（蓄電池）自動供電。這種形式的應急燈每個燈具內部都有變壓、穩壓、充電、逆變、蓄電池等大量的電子元器件，應急燈在使用、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，應急燈具內無獨立電源，正常照明電源故障時，由集中供電系統供電。在這種形式的應急照明系統中，所有燈具內部復雜的電子電路被省掉了，應急照明燈具與普通的燈具無異，集中供電系統設置在專用的房間內。下面是一款簡單的應急燈電路圖。原理簡單，不再說明，不過這是一款LED照明的應急燈，如果使用市電220V照明燈泡，就要考慮逆變電路，變得復雜的多。

圖1 應急燈電氣原理圖

通過以上介紹可以看出，應急燈模式實現不間斷照明的本質是采用蓄電池作為應急照明電源，那么它的缺點就很明顯，應急燈蓄電池容量不能做的太大，故一般應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計原理

不同于應急燈照明模式的是，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計理念。總體思路是在主燈具回路不能導通的情況下，自動接通備用燈具，與應急燈從安全照明設計的思路是不同的[2]。

本設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時，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。假設有20%的損失，得出部分關節在不同階段所需轉矩，如圖4（B）所示。由圖4（B）中可以看出，機器人在蕩越時，吊掛臂肘關節、蕩越臂肩關節和蕩越臂肘關節在擺動超過最低點時，各關節需要增加一定的扭矩才能順利完成搭線動作。吊掛臂肘關節、蕩越臂肩關節和蕩越臂肘關節最大需要轉矩分別為17N–m、10 N–m和5.5 N–m。遠小于傳統方式65N–m、20 N–m和6.5 N–m轉矩輸出。人。根據數學模型進行了主要關節軌跡仿真和主要 關節的扭矩仿真。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，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，相關市場前景很好。

圖4 部分關節運動學仿真截圖

[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.結論

根據快速越障的需求，設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－），北京聯合大學，工程師，研究生，研究方向：機器人結構學，計算機控制。