自动备用照明警示灯与应急灯的研究与设计

山西工程技术学院 崔建国 宁永香

自动备用照明警示灯与应急灯的研究与设计

山西工程技术学院 崔建国 宁永香

针对建筑工地危险地段警示、道路施工临时警示、海上灯塔警示等可能需要整晚照明，地下通道需要24小时照明，这些特殊地段的照明灯具是不允许“损坏的”。为了解决这个难题，可以使用应急灯电路，但应急灯一般不能坚持多长时间照明；另一个思路，设计一套备用照明电路，利用干簧管检测主灯具的通断，通断信号控制备用灯具点亮，同时发出声音报警，提醒工作人员及时更换损坏的主灯具，实现只要供电正常可以24小时不间断提供照明服务。该设计不同于应急灯模式。

应急灯；警示灯；备用；干簧管；报警

1 引言

警示灯在众多场合起着无可否认的重要作用，比如建筑工地危险地段警示、道路施工临时警示、海上灯塔警示等；地下通道需要24小时照明，有些住宅小区晚上需要整晚照明。这些照明措施对人类的生命以及财产的安全都极为重要，不允许有任何的中断。

但是再好、再昂贵的照明措施也可能出故障，或接触不良、或灯具断丝破裂。正常工作的灯具不能够预定出自己的寿命、灯具的接头由于雨水锈蚀随时可能接触不良，一旦出现任何故障，就会对人类的正常生活造成很大的不便，这时可以启用应急灯电路，但应急灯蓄电池容量太小，一般不能坚持多长时间照明。本文设计的照明套具也不能防止灯具的烧毁，但能做到主灯具不管什么原因而不亮时，只要供电电压正常，备用警示灯能自动接通，保持照明，且启动声音报警，提示管理人员更换损坏灯具。此外，备用警示灯需要主动点亮时也可以手动点亮，以表示设备出了故障。该思路完全不同于应急灯电路的设计，是另一个方向的安全照明理念。

2 自动备用警示灯电气原理

2.1 自动备用警示灯设计与应急灯设计模式的区别

应急照明灯是在正常照明电源发生故障时，能有效地照明和显示疏散通道，或能持续照明而不间断工作的一类灯具。广泛用于公共场所和不能间断照明的地方[1]。

国内使用的应急照明系统以自带电源独立控制型为主，正常电源接自普通照明供电回路中，平时对应急灯蓄电池充电，当正常电源切断时，备用电源（蓄电池）自动供电。这种形式的应急灯每个灯具内部都有变压、稳压、充电、逆变、蓄电池等大量的电子元器件，应急灯在使用、检修、故障时电池均需充放电。 另一种是集中电源集中控制型，应急灯具内无独立电源，正常照明电源故障时，由集中供电系统供电。在这种形式的应急照明系统中，所有灯具内部复杂的电子电路被省掉了，应急照明灯具与普通的灯具无异，集中供电系统设置在专用的房间内。下面是一款简单的应急灯电路图。原理简单，不再说明，不过这是一款LED照明的应急灯，如果使用市电220V照明灯泡，就要考虑逆变电路，变得复杂的多。

图1 应急灯电气原理图

通过以上介绍可以看出，应急灯模式实现不间断照明的本质是采用蓄电池作为应急照明电源，那么它的缺点就很明显，应急灯蓄电池容量不能做的太大，故一般应急灯照明不能坚持很长时间照明，这是违背了我们需要的照明模式需求的。

2.2 自动备用警示灯电气设计原理

不同于应急灯照明模式的是，自动备用照明警示灯是在主灯具由于种种原因不能点亮，可能造成不安全因素的情况下，提出的另一种安全照明设计理念。总体思路是在主灯具回路不能导通的情况下，自动接通备用灯具，与应急灯从安全照明设计的思路是不同的[2]。

本设计的电气原理非常简单，如图2所示，除了主灯具以及备用灯具这两个照明灯具外，还有一套控制电路，包括低压电源产生电路、采样电路、反相电路、电流放大电路、继电器电路五部分电路，下面详解。

LAMP1为主照明灯具，正常情况照明由其提供，LAMP2为备用照明灯具，一旦主灯具不管什么原因而不亮时，备用灯必须点亮，以保证人民生活安全。此外，备用警示灯（就是备用灯具）需如图4（A）所示。因为实际工作过程中，存在着机械摩擦和空气阻力，会损失一部分动能。假设有20%的损失，得出部分关节在不同阶段所需转矩，如图4（B）所示。由图4（B）中可以看出，机器人在荡越时，吊挂臂肘关节、荡越臂肩关节和荡越臂肘关节在摆动超过最低点时，各关节需要增加一定的扭矩才能顺利完成搭线动作。吊挂臂肘关节、荡越臂肩关节和荡越臂肘关节最大需要转矩分别为17N–m、10 N–m和5.5 N–m。远小于传统方式65N–m、20 N–m和6.5 N–m转矩输出。人。根据数学模型进行了主要关节轨迹仿真和主要 关节的扭矩仿真。验证了荡越式机器人快速越障的能力。采用机器人对高空电缆进行巡检作业，可减轻人工巡检的劳动强度，提高工作效率，减少人工伤害等，相关市场前景很好。

图4 部分关节运动学仿真截图

[1]房立金,魏永乐,陶广宏．一种新型带柔索双臂式巡检机器人设计[J]．机器人,2013,35(3):319-325．

[2]吴功平,肖晓晖,肖华,等．架空高压输电线路巡线机器人样机研制[J]．电力系统自动化,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.结论

根据快速越障的需求，设计了一种荡越式输电线路巡检机器

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－），北京联合大学，工程师，研究生，研究方向：机器人结构学，计算机控制。