一種壓力智能供電的樓道應(yīng)急照明設(shè)施制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種壓力智能供電的樓道應(yīng)急照明設(shè)施，其特征是，電壓檢測(cè)模塊判斷樓房電力輸送出現(xiàn)故障，智能開啟應(yīng)急照明設(shè)施，主電路壓電換能結(jié)構(gòu)將人行荷載產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能后，通過兩級(jí)能量降壓式DC?DC變換電路變換電信號(hào)，再依次傳入穩(wěn)壓整流電路進(jìn)行穩(wěn)壓整流和變壓輸出電路進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，最后供給照明燈具使用，當(dāng)電壓檢測(cè)模塊判斷電力輸送恢復(fù)正常時(shí)，智能切換為常規(guī)電路。優(yōu)點(diǎn)：為電路故障或?yàn)?zāi)害發(fā)生時(shí)提供樓道照明的應(yīng)急設(shè)施，可為樓內(nèi)行人指引逃生路徑，擴(kuò)大視野范圍，降低人員的逃生風(fēng)險(xiǎn)；設(shè)施開閉、燈具明滅均智能切換；利用智能壓電材料收集行人踩踏產(chǎn)生的機(jī)械能并即時(shí)轉(zhuǎn)化成電能，有效解決應(yīng)急照明設(shè)施的能源供給。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種壓力智能供電的樓道應(yīng)急照明設(shè)施，屬于利用壓電智能材料進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化的

技術(shù)介紹
隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)化功能的需要，單體建筑的面積擴(kuò)大，建筑高度逐漸增加，聚集的人員也越來越多。發(fā)生災(zāi)害如風(fēng)暴、火災(zāi)、地震等使發(fā)電廠及電力設(shè)施停止電力傳送時(shí)，照明系統(tǒng)隨之癱瘓。缺少事故照明燈具，受困人員由于對(duì)事故場(chǎng)所的陌生導(dǎo)致無法找到安全出口，逃生者自身的恐慌心理等眾多因素也有可能在最后一刻使逃生者錯(cuò)失逃生的機(jī)會(huì)，人員疏散甚至?xí)l(fā)生擁擠、碰撞、摔倒、踩踏等人員傷亡現(xiàn)象，后果不堪設(shè)想。反之，災(zāi)害發(fā)生時(shí)持續(xù)運(yùn)作的照明設(shè)施將有效降低人員的恐慌心理，使人員能動(dòng)避開危險(xiǎn)因素，向出口有規(guī)律地進(jìn)行疏散，大大增加逃生者的生存機(jī)會(huì)。目前高層建筑樓道和樓梯間的應(yīng)急照明系統(tǒng)一般設(shè)置應(yīng)急電源、應(yīng)急照明配電箱和專用回路，采用樹干式供電。與常規(guī)供電系統(tǒng)類似，這類應(yīng)急照明系統(tǒng)的分支線路容易在火災(zāi)或地震等自然災(zāi)害下發(fā)生斷路，造成緊急時(shí)刻下樓道局部照明失效。為在電力傳輸停止、照明系統(tǒng)癱瘓的時(shí)刻滿足對(duì)逃生照明的需要，本專利技術(shù)利用壓電換能原理，使智能壓電材料實(shí)時(shí)采集人群踩踏所產(chǎn)生的機(jī)械能，將將其轉(zhuǎn)化為電能即刻供給照明燈具使用，無需消耗多余能源，能量即產(chǎn)即放，為應(yīng)急時(shí)獲取能源提供全新思路。本專利技術(shù)關(guān)鍵在于能量來源人行荷載與轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)壓電材料——人行進(jìn)過程將會(huì)產(chǎn)生人行荷載，正常行走時(shí)，每邁一步行人的重心都會(huì)高低起伏一次，對(duì)地面產(chǎn)生周期性的豎向動(dòng)力荷載，該過程對(duì)地面的踩踏沖擊力大，分布密度大，作為能量來源較為合理；壓電材料由于自身組成晶格中原子的特殊排列方式，材料的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)能夠與電場(chǎng)耦合，具備壓電效應(yīng)，基于壓電效應(yīng)的壓電供能，即在外力作用下，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，是種行之有效的能量轉(zhuǎn)化途徑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種壓力智能供電的樓道應(yīng)急照明設(shè)施，適用于災(zāi)害發(fā)生時(shí)樓房停止電力傳送導(dǎo)致照明系統(tǒng)癱瘓的問題。該應(yīng)急照明設(shè)施充分收集人群經(jīng)過樓道時(shí)踩踏產(chǎn)生的機(jī)械能，并轉(zhuǎn)化為電能及時(shí)供給照明燈具使用，有效解決災(zāi)害時(shí)的能量來源問題。應(yīng)急照明設(shè)施的開閉、照明燈具的明滅均無需人為操作，實(shí)現(xiàn)智能控制的目的。。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供一種壓力智能供電的樓道應(yīng)急照明設(shè)施，包括照明燈具和應(yīng)急供電系統(tǒng)，其特征是，所述應(yīng)急供電系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)模塊、若干組壓電換能結(jié)構(gòu)、兩級(jí)能量降壓式DC-DC變換電路、穩(wěn)流整壓電路和變壓輸出電路；所述電壓檢測(cè)模塊通過采樣、比較，判斷樓房電力輸送故障時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急照明設(shè)施；此時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出警示，所述壓電換能結(jié)構(gòu)將人行荷載產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能后，通過兩級(jí)能量降壓式DC-DC變換電路調(diào)節(jié)電壓，把高電壓小電流電信號(hào)轉(zhuǎn)換成低電壓大電流電信號(hào)；該低電壓大電流電信號(hào)由穩(wěn)壓整流電路和變壓輸出電路分別進(jìn)行穩(wěn)壓整流和輸出電壓調(diào)節(jié)之后，通過電路傳導(dǎo)至照明燈具，提供樓道應(yīng)急照明，提示疏散方向；當(dāng)電壓檢測(cè)模塊采樣、比較判斷電力輸送恢復(fù)正常時(shí)，關(guān)閉應(yīng)急照明設(shè)施和揚(yáng)聲器，樓道恢復(fù)常規(guī)照明。進(jìn)一步的，所述電壓檢測(cè)模塊，主要由傳感器、8031單片機(jī)、AD574、控制開關(guān)K和揚(yáng)聲器組成；其中8031單片機(jī)收到AD574傳來的電壓信號(hào)并判斷電路電壓是否正常，當(dāng)樓房停止電力傳送時(shí)，則向控制開關(guān)K發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，使K通電，啟動(dòng)應(yīng)急照明設(shè)施，并觸發(fā)揚(yáng)聲器發(fā)出警示的蜂鳴聲；當(dāng)樓道電力供給恢復(fù)正常時(shí)，8031單片機(jī)向控制開關(guān)K發(fā)出關(guān)閉信號(hào)使其斷電，恢復(fù)常規(guī)電路。基于采樣、比較的工作原理，在單片機(jī)上運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電源狀況的判斷并進(jìn)行相應(yīng)的控制，實(shí)現(xiàn)智能切換。進(jìn)一步的，所述壓電換能結(jié)構(gòu)主要由智能壓電材料為核心的壓電換能單元構(gòu)成，均勻布設(shè)在樓道瓷磚底部，向照明燈具供電。進(jìn)一步的，所述壓電換能單元，主要由正六邊形承重結(jié)構(gòu)和正六邊形壓電片層組成；所述承重結(jié)構(gòu)包括上層頂板、第一中層固定壓板、第二中層固定壓板、第三中層固定壓板和下層底板，所述壓電片層包括第一壓電片層和第二壓電片層；所述壓電換能單元由上到下依次設(shè)置上層頂板、第一中層固定壓板、第一壓電片層、第二中層固定壓板、第二壓電片層、第三中層固定壓板和下層底板；所述上層頂板中間上部分設(shè)有一圓形淺槽，槽底固定有壓縮螺旋彈簧，該彈簧上端與一圓形活動(dòng)蓋板相連；所述活動(dòng)蓋板，中心鉆孔，與圓柱形振動(dòng)凸梁螺紋連接；所述圓柱形振動(dòng)凸梁，中部、尾部設(shè)有球形凸起，兩處球形凸起分別位于第一和第二壓電片層的上方，受壓時(shí)兩處球形凸起會(huì)使壓電片層產(chǎn)生變形。進(jìn)一步的，所述承重結(jié)構(gòu)采用六角鉆孔攻絲，以光敏樹脂為原料，通過SLA快速成型工藝加工生產(chǎn)而成；所述第一壓電片層和第二壓電片層均由六片正三角形壓電片環(huán)繞布置，固定在中層固定壓板之間，并以并聯(lián)方式接出，及時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化的電能傳遞到兩級(jí)能量降壓式DC-DC變換電路；所述中層固定壓板中空，橫邊由螺釘固定壓電片，為壓電片提供足夠變形空間；所述壓電片為正三角形壓電懸臂梁結(jié)構(gòu)，該懸臂梁結(jié)構(gòu)由PZT-5H壓電材料粘貼于磷青銅基板制作而成，其中，考慮到實(shí)際水分對(duì)壓電陶瓷材料常溫介電性能的影響，壓電陶瓷片表面以高粘高彈瀝青包裹。進(jìn)一步的，所述兩級(jí)能量降壓式DC-DC變換電路，包括整流橋、放大電路T、動(dòng)態(tài)電容C1、靜態(tài)電容C2、儲(chǔ)存電容C3、電感L、負(fù)載R和電源；電源P與整個(gè)電路串聯(lián)；儲(chǔ)存電容C3、動(dòng)態(tài)電容C1、靜態(tài)電容C2、負(fù)載R相互并聯(lián)；動(dòng)態(tài)電容C1與儲(chǔ)存電容C3之間串聯(lián)有放大電路T，儲(chǔ)存電容C3與靜態(tài)電容C2間串聯(lián)電感L；其中，電源P是壓電換能結(jié)構(gòu)，負(fù)載R是穩(wěn)壓整流電路。進(jìn)一步的，所述照明燈具，為布設(shè)在樓道地磚十字接縫處的節(jié)能散射地?zé)簦謩e是功率1w、帶顆粒防護(hù)燈罩的LED燈珠，其中，藍(lán)黃兩色的LED燈珠成條狀均勻分布，兩種散射光線混合，共同為逃生人員提供明亮視野，指引疏散通道。本專利技術(shù)所達(dá)到的有益效果：災(zāi)害發(fā)生時(shí)提供持續(xù)運(yùn)作的照明設(shè)施，有效降低人員的恐慌心理和逃生風(fēng)險(xiǎn)，大大增加逃生者的生存機(jī)會(huì)；通過傳感器和AD轉(zhuǎn)換器對(duì)電壓信號(hào)的采樣分析，及時(shí)判斷電路情況并自動(dòng)控制系統(tǒng)的開閉，照明燈具的明滅則根據(jù)是否有行人踩踏提供能源實(shí)現(xiàn)，無需人為控制，實(shí)現(xiàn)智能切換的目的；利用壓電材料特性，無需多余能量來源，將行人踩踏的機(jī)械能合理利用并及時(shí)轉(zhuǎn)化成電能供給使用，成為應(yīng)急時(shí)獲取能源的有效途徑；每個(gè)壓電換能結(jié)構(gòu)與照明燈具之間的電路聯(lián)系獨(dú)立且不互相干擾，避免因部分線路破壞影響應(yīng)急照明設(shè)施的運(yùn)作，便于設(shè)備維護(hù)。附圖說明圖1是電壓檢測(cè)模塊工作示意圖；圖2是壓電換能結(jié)構(gòu)常規(guī)剖面圖；圖3a是壓電換能結(jié)構(gòu)立體圖；圖3b是上層頂板和活動(dòng)蓋板結(jié)構(gòu)爆炸圖；圖4是壓電換能結(jié)構(gòu)俯視圖；圖5是壓電換能結(jié)構(gòu)變形剖面圖；圖6是壓電換能結(jié)構(gòu)單體布設(shè)示意圖；圖7是照明燈具布設(shè)示意圖；圖8是兩級(jí)能量降壓式DC-DC變換電路示意圖；圖9是壓電應(yīng)急樓道照明設(shè)施電路圖。圖中的11是上層頂板、12是中層固定壓板、13是壓電片層，14是下層底板，151是圓形活動(dòng)蓋板，152是圓柱形振動(dòng)凸梁，153是壓縮螺旋彈簧,1521是球形凸起。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本專利技術(shù)的技術(shù)方案，而不能以此來限制本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。如圖1所示，電壓檢測(cè)模塊是基于采樣、比較的工作原理，在單片機(jī)上運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電源狀況的判斷并進(jìn)行相應(yīng)的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種壓力智能供電的樓道應(yīng)急照明設(shè)施，包括照明燈具和應(yīng)急供電系統(tǒng)，其特征是，所述應(yīng)急供電系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)模塊、若干組壓電換能結(jié)構(gòu)、兩級(jí)能量降壓式DC?DC變換電路、穩(wěn)流整壓電路和變壓輸出電路；所述電壓檢測(cè)模塊通過采樣、比較，判斷樓房電力輸送故障時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急照明設(shè)施；此時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出警示，所述壓電換能結(jié)構(gòu)將人行荷載產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能后，通過兩級(jí)能量降壓式DC?DC變換電路調(diào)節(jié)電壓，把高電壓小電流電信號(hào)轉(zhuǎn)換成低電壓大電流電信號(hào)；該低電壓大電流電信號(hào)由穩(wěn)壓整流電路和變壓輸出電路分別進(jìn)行穩(wěn)壓整流和輸出電壓調(diào)節(jié)之后，通過電路傳導(dǎo)至照明燈具，提供樓道應(yīng)急照明，提示疏散方向；當(dāng)電壓檢測(cè)模塊采樣、比較判斷電力輸送恢復(fù)正常時(shí)，關(guān)閉應(yīng)急照明設(shè)施和揚(yáng)聲器，樓道恢復(fù)常規(guī)照明。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種壓力智能供電的樓道應(yīng)急照明設(shè)施，包括照明燈具和應(yīng)急供電系統(tǒng)，其特征是，所述應(yīng)急供電系統(tǒng)包括電壓檢測(cè)模塊、若干組壓電換能結(jié)構(gòu)、兩級(jí)能量降壓式DC-DC變換電路、穩(wěn)流整壓電路和變壓輸出電路；所述電壓檢測(cè)模塊通過采樣、比較，判斷樓房電力輸送故障時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急照明設(shè)施；此時(shí)，揚(yáng)聲器發(fā)出警示，所述壓電換能結(jié)構(gòu)將人行荷載產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能后，通過兩級(jí)能量降壓式DC-DC變換電路調(diào)節(jié)電壓，把高電壓小電流電信號(hào)轉(zhuǎn)換成低電壓大電流電信號(hào)；該低電壓大電流電信號(hào)由穩(wěn)壓整流電路和變壓輸出電路分別進(jìn)行穩(wěn)壓整流和輸出電壓調(diào)節(jié)之后，通過電路傳導(dǎo)至照明燈具，提供樓道應(yīng)急照明，提示疏散方向；當(dāng)電壓檢測(cè)模塊采樣、比較判斷電力輸送恢復(fù)正常時(shí)，關(guān)閉應(yīng)急照明設(shè)施和揚(yáng)聲器，樓道恢復(fù)常規(guī)照明。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力智能供電的樓道應(yīng)急照明設(shè)施，其特征是，所述電壓檢測(cè)模塊，主要由傳感器、8031單片機(jī)、AD574、控制開關(guān)K和揚(yáng)聲器組成；其中8031單片機(jī)收到AD574傳來的電壓信號(hào)并判斷電路電壓是否正常，當(dāng)樓房停止電力傳送時(shí)，則向控制開關(guān)K發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，使K通電，啟動(dòng)應(yīng)急照明設(shè)施，并觸發(fā)揚(yáng)聲器發(fā)出警示的蜂鳴聲；當(dāng)樓道電力供給恢復(fù)正常時(shí)，8031單片機(jī)向控制開關(guān)K發(fā)出關(guān)閉信號(hào)使其斷電，恢復(fù)常規(guī)電路，基于采樣、比較的工作原理，在單片機(jī)上運(yùn)行軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)電源狀況的判斷并進(jìn)行相應(yīng)的控制，實(shí)現(xiàn)智能切換。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓力智能供電的樓道應(yīng)急照明設(shè)施，其特征是，所述壓電換能結(jié)構(gòu)主要由智能壓電材料為核心的壓電換能單元構(gòu)成，均勻布設(shè)在樓道瓷磚底部，以組為單位向照明燈具供電。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種壓力智能供電的樓道應(yīng)急照明設(shè)施，其特征是，所述壓電換能結(jié)構(gòu)單元，主要由正六邊形承重結(jié)構(gòu)和正六邊形壓電片層組成；所述承重結(jié)構(gòu)包括上層頂板、第一中層固定壓板、第二中層固定壓板、第三中層固定壓板和下層底板，所述壓電片層包括第一壓電片層和第二壓電片層；所述壓電換能結(jié)構(gòu)單元由...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳波，黃梓莘，竇延虹，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：河海大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32