具有双重显示的新型航空警示球探讨

齐文闯 何佳琳 朱博

摘 要：为了解决现有航空警示球夜间难以发挥警示作用的问题，该具有双重显示的新型航空警示球球体表面涂抹条状的有颜色的发光涂料，球体内部具有内部发光装置，包括CT取电装置、光敏开关、多个LED警示灯以及保护电阻。其中CT取电装置，通过电流互感器CT从高压输电线上取电，为LED警示灯供电;多个并联的LED警示灯，通过保护电阻连接到CT取电装置两侧，用于发光警示;光敏开关，串联在LED警示灯与CT取电装置之间，在光线较强时，断开电路，使得LED警示灯不工作，在光线较暗时，光敏开关闭合，LED警示灯发光用于警示。具有双重显示的新型航空警示球，通过该警示球表面涂抹条状的有颜色的发光材料，以及警示球内部设置警示灯，可以实现白天和夜晚都能有效地发挥警示球的警示作用。

关键词：航空警示球;实用新型;安全保障;电路设计;新材料应用

中图分类号：TB     文献标识码：A      doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.17.105

1 引言

近年来，世界各国飞机飞行的高度域逐渐扩大，低空飞行逐渐普及，不但可以满足大众的审美需求，还可以带动地方经济快速发展。因此为了防止飞机飞行过程中受视野影响撞到高压输电线发生事故，航空警示球应运而生。航空警示球作为一种警示标志，多用于放置在架空的超高压（50万千伏）输电缆线、跨江输电线上，国内多用于新疆等沙漠地区。目前常见的航空警示球，直径600mm，重量15kg，球体外观色彩艳丽，通常为全白色、全橙色、全红色、橙白双色或橙红双色，球体材料为玻璃钢。现有的航空警示球仅依靠外部色彩起到警示作用，而在夜间飞行时，航空警示球的本身色彩对于人眼来说识别困难，不能起到较好的警示作用。

2 具有双重显示的新型航空警示球

为了解决现有航空警示球夜间难以发挥警示作用的问题，本文所设计的具有双重显示的新型航空警示球，其球体内部设置警示灯，球体表面选用透明材料如玻璃钢，透明材料外面间隔地涂抹条状的有色发光涂料，这样在白天可以依靠涂料的颜色起到警示作用而内部发光装置不发光，可以节约能源、保护警示灯、延长其使用寿命;在光线较暗的情况下（如阴雨天、夜晚等），可以依靠该有色发光涂料以及警示球内部设置的警示灯有效发挥航空警示球的警示作用。

2.1 航空警示球外部结构设计

图1为该具有双重显示的新型航空警示球外部结构示意图。新型航空警示球100为封闭的球体，中间留有细槽用于穿过电力线2。球体内部设置有内部发光装置1，内部发光装置1通过加在电力线2上的感应线圈11实现感应取电。球体为透明材质，可以是彩色的，用于白天光线好时的警示作用。在球体表面也可以涂抹有颜色的条纹状的发光涂料3，用于白天或者晚上光线暗时的警示作用。有颜色的涂料3涂成间隔开的条纹状，间隔中间为球体的透明部分4，目的是方便球体内部的警示灯所发的光能透出球体。条纹的方向或形状可以不同，可以用于显示线路级别等作用。发光涂料3本身的发光功能以及其颜色可以实现晚上和白天都能起到警示作用，增加新型航空警示球的实用性。

其中，球体表面的发光涂料3选用两种形式：蓄光型发光材料、热激发发光材料。由于两种材料性质稳定，它们之间可以混合或者间隔开涂抹放置。其中，蓄光型发光材料通过吸收激发光能并储存起来，光激发停止后，再把储存的能量以光的形式慢慢释放出来，并可持续几个甚至十几个小时。这种吸收光-储存-再发光，并可无限重复的过程和蓄电池的充电-放电-再充电-再放电的反复重复是相似的。可以选用既经济又性能好的硅酸盐体系蓄光型自发光材料。硅酸盐体系蓄光型自发光材料耐水性好、紫外辐照性稳定、发光色多样、余辉亮度较高、余辉时间较长。从而在光线强时吸收并储存光能，光线暗时放出电能，实现可持续发展型自发光，辅助LED灯，从而达到夜晚警示的作用。

另外，热激发发光材料，其主要是以温度、热辐射作为激发源，从而激发电子跃迁并以光能释放能量的材料。由于在新型航空警示球100内部安装有如图2所示的多个LED警示灯12，在一个有限空间内，LED警示灯12以及通电的电力线2会有一部分能量以热辐射的方式消耗，我们对这种能量加以利用，从而利用这种热辐射使得热激发发光材料发光，从而辅助蓄光型发光材料和LED警示灯12达到示警的作用。既对原本要消耗的能量加以利用，又提高了新型航空警示球的警示能力，达到三重保险。

2.2 航空警示球内部发光装置设计

具有双重显示的航空警示球球体内部设置的发光装置包括CT取电装置、光敏开关、LED警示灯以及保护电阻，其中有几点：

（1）CT取電装置，是一种利用电磁感应原理获取电能，并实现稳定电压输出的新型电源装置。该装置长期运行稳定可靠，技术成熟，对输电线路电流变化具有很强的适应能力，具备短路及冲击电流自我保护，可为各类输电线路在线监测和监控设备提供可靠的电源。该球中，利用CT取电装置通过电流互感器CT从高压输电线上取电，为LED警示灯供电。

（2）并联的多个LED警示灯，通过保护电阻连接到CT取电装置两侧，用于发光警示。

（3）光敏开关，串联在LED警示灯与CT取电装置之间，在光线较强时，光敏开关断开，使得LED警示灯不工作，在光线较暗时，光敏开关闭合，LED警示灯发光用于警示。

如图2所示，球体内部的发光装置1，包括CT取电装置10和负载电路5。其中，CT取电装置，通过电流互感器CT从高压输电线上取电，为LED警示灯供电。负载电路5包括：多个LED警示灯12、保护电阻13、以及光敏开关14。其中，并联的多个LED警示灯12，通过保护电阻13连接到CT取电装置10的两侧，用于发光警示;光敏开关，串联在LED警示灯与CT取电装置之间，在光线较强时，断开电路，使得LED警示灯不工作，在光线较暗时，光敏开关闭合，LED警示灯发光用于警;保护电阻13，用于防止电路电流过大，起到保护电路稳定工作的作用。

下面结合图3，介绍一下取电装置10的工作原理。如图3所示，CT取电装置10用于在高压输电线上取电为内部发光装置1供电，利用电磁感应原理获取电能并实现稳定电压输出。该CT取电装置10适用于任意电压等级的电缆线路，其工作原理如下：通过感应线圈11从电力线2上获取电能，然后送到整流滤波112中进行整理滤波处理，然后经过取电调节保护电路111送到隔离稳压110中实现稳压输出，其中取电调节保护电路111可以实时地调节和限制输入的电能，吸收因雷击等特殊情况引起的瞬间大电流，保证模块能在来自电力线2的电流不稳定时仍能输出稳定的电压。

另外，光敏开关通过感知光强，来控制内部电路的开断，从而使该产品在夜晚及阴雨天能稳定工作。其工作原理如下：利用内部的光敏电阻检测光的强度，从而由同步回路接通电路，进而实现电路的开断。其主要作用为在光线较强时，断开电路，使得LED警示灯12不工作，进而达到节约能源、保护LED警示灯12、延长其使用寿命、充分发挥航空警示球球体或涂料颜色示警作用的目的;而光线较弱时，接通连接LED警示灯12与CT取电装置10之间的电路，LED警示灯12工作。

3 结束语

本文中应用了具体实施方式对该新型航空警示球进行了阐述，我们分别对航空警示球的内部和外部进行改造：内部设计并增加警示发光电路，外部球壳涂抹警示发光材料，使其具有双重显示警示功能，更好的发挥其警示作用，从而解决了航空警示球只能在白天起警示作用，夜晚失效的问题。进而消除了航空方面的一部分困扰，为航天安全以及输电线路的保护做出了进一步的保障。

参考文献

[1]沈雷，桑盼盼，谢展.基于户外视觉警示功能的智能骑行服的研发[J].针织工业，2019，（01）：1-5.

[2]孟黎清，罗绍华.长余輝蓄光材料在建材产品中的应用[J].建材技术与应用，2003，（06）：12-14.

[3]陈昌杰.蓄光材料及其在塑料中的应用[J].上海塑料，2003，（01）：21-25.

[4]王琦.CT供电系统可行性及不同CT模型取电能力分析[J].电世界，2018，59（04）：17-19.

[5]刘相平.光敏开关在短纤维装置中的应用[J].电气时代，2003，（09）：104-106.