隧道无线照明自动调节装置及其无线照明自动调节方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隧道无线照明自动调节装置及其无线照明自动调节方法。无线照明自动调节装置包括电能接收模块阵列和可移动电能发射车；可移动电能发射车包括车身、扶手、电能发射模块、升降台、升降旋转电机、平移台、控制柜、光强度传感器和辅助支撑装置。电能发射模块与电能接收模块之间无线传递能量，使与电能接收模块相连的照明灯获得电能，升降台和平移台控制电能发射模块的水平与垂直运动，光强度传感器检测光强度信号，以配合控制柜实现自动调节；辅助支撑装置用于保证车身的稳定。本发明专利技术能够实现对隧道的区域性无线照明，并自动调节照明亮度，满足施工人员照明需求的同时，提升了观测及检修的效率，也符合按需照明的节能环保要求。

Tunnel wireless lighting automatic regulating device and its wireless lighting automatic adjustment method

The invention discloses a tunnel wireless lighting automatic regulating device and its wireless lighting automatic adjustment method. The automatic adjusting device comprises a power receiving module array and mobile power launch vehicle wireless lighting; mobile power launch vehicle comprises a vehicle body, a handrail, power transmitting module, lifts, lifting and rotating motor, translation table, control cabinet, light intensity sensor and auxiliary supporting device. The power transmitting module and receiving module of power between wireless energy transfer, so that the lamp and the power receiving module is connected with the power to lift and shift control, power transmission module for horizontal and vertical motion, light intensity sensor detects the light intensity signal, with the control cabinet can automatically adjust the auxiliary supporting device for guarantee; the stability of the body. The invention can realize the wireless area of tunnel lighting, and automatically adjust the lighting brightness, to meet the lighting needs of the construction personnel at the same time, improve the efficiency of observation and maintenance, also according to the needs of energy saving and environmental protection lighting requirements.

【技术实现步骤摘要】
隧道无线照明自动调节装置及其无线照明自动调节方法
本专利技术涉及一种隧道无线照明自动调节装置及其无线照明自动调节方法，属于机械工程和电气工程

技术介绍
隧道作为拓展地下利用空间和缓解地面交通拥挤的工程建筑物，正在我国的经济建设中发挥着重要作用。在隧道的修建过程中，特别是在使用盾构机或其它方法打通隧道后，施工人员便需要在合适的照明条件下进入洞中开展进一步的修建工作。在现有的照明技术中，电缆供电照明和隧道内壁喷涂发光材料是在隧道建设过程中比较常见的两种照明措施。其中，前者要求在施工人员进入隧道作业前，根据可利用电源的输出电压、供电量、供电时间、接电地点等因素设计和铺设照明电缆，由此会降低施工效率；此外，在施工人员作业过程中电缆照明往往是对整个隧道的，而不是有针对性地在作业区域进行照明，这就会造成资源的浪费；对于隧道洞内复杂的施工环境，照明电缆一旦破损漏电，则会危及施工人员。后者利用手持照明灯和隧道内壁的发光涂料来满足隧道洞内的照明要求，而现有的发光涂料往往含有对人体有害的成分，施工人员长时间在涂有这种发光材料的隧道洞中作业，不可避免地会接触这些有毒物质，危害身体健康，同时手持照明设备又会对施工人员作业造成不方便。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种隧道无线照明自动调节装置及其无线照明自动调节方法，能实现对隧道的区域性无线照明及自动调节，满足施工人员照明需求的同时，提升了观测及检修的效率。本专利技术首先公开了一种隧道无线照明自动调节装置，其特征在于包括电能接收模块阵列和可移动电能发射车；所述的电能接收模块阵列包括若干安装在隧道内壁上的电能接收模块，所述的可移动电能发射车包括车身、扶手、电能发射模块、升降台、升降旋转电机、平移台、控制柜、光强度传感器和辅助支撑装置；所述的扶手安装于车身后端；控制柜安装于车身上靠近扶手的一侧，隔板将控制柜分为上下两层，上层设置有DSP控制模块、手动调节升降开关、手动调节开关按钮，下层设置有直流电源、逆变电路、PWM信号发生器；所述的DSP控制模块与直流电源电连接；所述的手动调节升降按钮与DSP控制模块电连接；所述的手动调节升降开关与DSP控制模块电连接，手动调节升降开关有零位、升、降三个挡位；所述的平移台安装在车身上，平移台的轨道垂直于车身行进方向，平移台安装有手轮，所述的手轮控制平台相对于车身的移动；所述的升降台和升降旋转电机安装于平移台的水平移动平台上，且用螺栓固定；升降旋转电机通过丝杆与升降台连接，并控制升降平台的升降；升降旋转电机安装有旋转电机电动开关，所述的旋转电机电动开关与DSP控制模块电连接；所述的光强度传感器通过连接杆安装在车身的前端，光强度传感器与DSP控制模块电连接；所述的辅助支撑装置包括固定支架和支腿，所述的固定支架与车身的侧面电焊连接，所述的支腿与固定支架通过螺纹连接；所述的电能接收模块包括接收线圈、谐振电容和照明灯，所述的接收线圈、所述的谐振电容和所述的照明灯电连接构成回路。所述的电能发射模块包括直流电源、逆变电路、PWM信号发生器、谐振电容和发射线圈，所述的发射线圈和谐振电容安装在升降平台上；所述的直流电源、逆变电路和PWM信号发生器安装在控制柜内；直流电源、逆变电路、谐振电容和发射线圈之间电连接；PWM信号发生器和逆变电路电连接，并由PWM信号发生器对逆变电路发出控制波形。优选的，所述的电能接收模块包括环形磁芯，接收线圈绕制在磁芯的外侧。优选的，所述的电能发射模块包括W型磁芯，线圈交错绕制，以适应隧道顶部的弧形内壁。优选的，电能发射回路与电能接收回路的谐振频率相同，其中所述的电能发射回路包括发射线圈和谐振电容，所述的电能接收回路包括接收线圈和谐振电容。优选的，所述照明灯为LED灯。优选的，所述电能接收模块黏着在隧道壁上，可拆卸。优选的，所述的发射线圈半径为接收线圈半径的2.5‐3倍。优选的，所述的接收线圈分若干列平行安装在隧道顶部；任意两个接收线圈之间的距离相等，两个接收线圈的圆心间距为2.5‐3倍的接收线圈半径。本专利技术还公开了一种隧道无线照明自动调节方法：电能发射模块中的直流电源输出直流，PWM信号发生器输出控制波形控制逆变电路中的开关器件，将直流变换成高频交流，电能发射回路通以高频交流后发生谐振，并在空间中产生同频率的交变磁场，高频交变磁场和接收线圈交链产生感应电势，接收回路发生谐振，谐振感应电流驱动照明灯，实现对隧道内部的区域照明；当施工人员将小车移到下一观测区域时，电能发射线圈和前一观测区中的接收线圈之间距离增大，而和下一观测区中的接收线圈之间距离减小，导致前一观测区电能接收回路的感应电流减小，前一观测区的照明灯熄灭，而下一观测区接收回路电流增大，下一观测区的照明灯点亮，施工人员可进入下一观测区进行作业；当光照强度低于作业照明要求时，采用自动调节方法或手动调节方法调整发射线圈的水平位置和垂直位置；所述的自动调节方法为：a.确认控制柜的手动调节开关按钮处于弹出状态，即此时为自动调节模式，光强度传感器检测当前区域的光照强度，当低于预先设定的阈值时，向DSP控制模块发出信号，DSP控制模块收到信号后按照事先储存的指令对旋转电机电动开关发出控制指令，控制升降旋转电机工作固定步长的时间，由此发射线圈上升一定距离，此时，接收线圈和发射线圈间的距离减小，接收回路感应电流增大，照明灯亮度增强；b.光强度传感器继续检测光照强度，若还是低于预先设定的阈值，则重复步骤a；若光照强度高于阈值，则光强度传感器停止向DSP控制模块发信号，发射线圈固定在某一高度；所述的手动调节方法：当施工人员需要改变水平方向的照明亮度时，转动手轮，使水平移动平台带动升降台和发射线圈发生水平移动，此时，处于原来发射线圈磁场区域的接收回路电流减小，该区域照明灯亮度下降，移动后发射线圈磁场区域内的接收回路电流增大，该区域照明灯亮度提高；当施工人员需要手动调节发射线圈的垂直位置时，先按下控制柜上的手动调节开关按钮，DSP控制模块根据按钮信号关闭光强度传感器，再选择手动调节升降开关的升/降挡，DSP控制模块根据开关信号，向旋转电机电动开关发出升/降指令，控制升降旋转电机的正转或反转，从而调节发射线圈的垂直位置；当发射线圈的垂直位置调整好后，将手动调节升降开关打到零位挡，即完成了手动调节。本专利技术能够实现对隧道的区域性无线照明，并自动调节照明亮度，满足施工人员照明需求的同时，提升了观测及检修的效率，也符合按需照明的节能环保要求。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是电能接收模块的结构示意图；图3是电能发射模块的结构示意图；图4是接收线圈和磁芯的正视和俯视图；图5是发射线圈和磁芯的正视和俯视图；图6是接收线圈在隧道顶部内壁上的安装排列位置示意图；图7是本专利技术的工作原理图。图中：1、电能接收模块，2、电能发射模块，3、升降台，4、平移台，5、光强度传感器，6、控制柜，7、车身，8、固定支架，9、扶手，10、升降旋转电机，11、DSP控制模块，12、手动调节开关按钮，13、手动调节升降开关，14、隔板，15、手轮，16、水平移动平台，17、升降平台，18、旋转电机电动开关，19、连接杆，20、支腿，1‐1、接收线圈，1‐2、谐振电容，1‐3、照明灯，1‐4、接收线圈磁芯，2‐1、直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道无线照明自动调节装置，其特征在于包括电能接收模块阵列和可移动电能发射车；所述的电能接收模块阵列包括若干安装在隧道内壁上的电能接收模块(1)，所述的可移动电能发射车包括车身(7)、扶手(9)、电能发射模块(2)、升降台(3)、升降旋转电机(10)、平移台(4)、控制柜(6)、光强度传感器(5)和辅助支撑装置；所述的扶手(9)安装于车身后端；控制柜(6)安装于车身(7)上靠近扶手(9)的一侧，隔板(14)将控制柜(6)分为上下两层，上层设置有DSP控制模块(11)、手动调节升降开关(13)、手动调节开关按钮(12)，下层设置有直流电源(2‑1)、逆变电路(2‑2)、PWM信号发生器(2‑5)；所述的DSP控制模块(11)与直流电源(2‑1)电连接；所述的手动调节升降按钮(12)与DSP控制模块(11)电连接；所述的手动调节升降开关(13)与DSP控制模块(11)电连接，手动调节升降开关(13)有零位、升、降三个挡位；所述的平移台(4)安装在车身(10)上，平移台(4)的轨道垂直于车身行进方向，平移台(4)安装有手轮(15)，所述的手轮(15)控制平台相对于车身的移动；所述的升降台(3)和升降旋转电机(10)安装于平移台(4)的水平移动平台(16)上，且用螺栓固定；升降旋转电机(10)通过丝杆与升降台(3)连接，并控制升降平台(17)的升降；升降旋转电机(10)安装有旋转电机电动开关(18)，所述的旋转电机电动开关(18)与DSP控制模块(11)电连接；所述的光强度传感器(5)通过连接杆(19)安装在车身(7)的前端，光强度传感器(5)与DSP控制模块(11)电连接；所述的辅助支撑装置包括固定支架(8)和支腿(20)，所述的固定支架(8)与车身(7)的侧面电焊连接，所述的支腿(20)与固定支架(8)通过螺纹连接；所述的电能接收模块(1)包括接收线圈(1‑1)、谐振电容(1‑2)和照明灯(1‑3)，所述的接收线圈(1‑1)、所述的谐振电容(1‑2)和所述的照明灯(1‑3)电连接构成回路；所述的电能发射模块(2)包括直流电源(2‑1)、逆变电路(2‑2)、PWM信号发生器(2‑5)、谐振电容(2‑3)和发射线圈(2‑4)，所述的发射线圈(2‑4)和谐振电容(2‑3)安装在升降平台(17)上；所述的直流电源(2‑1)、逆变电路(2‑2)和PWM信号发生器(2‑5)安装在控制柜(6)内；直流电源(2‑1)、逆变电路(2‑2)、谐振电容(2‑3)和发射线圈(2‑4)之间电连接；PWM信号发生器(2‑5)和逆变电路(2‑2)电连接，并由PWM信号发生器(2‑5)对逆变电路(2‑2)发出控制波形。...

【技术特征摘要】
1.一种隧道无线照明自动调节装置，其特征在于包括电能接收模块阵列和可移动电能发射车；所述的电能接收模块阵列包括若干安装在隧道内壁上的电能接收模块(1)，所述的可移动电能发射车包括车身(7)、扶手(9)、电能发射模块(2)、升降台(3)、升降旋转电机(10)、平移台(4)、控制柜(6)、光强度传感器(5)和辅助支撑装置；所述的扶手(9)安装于车身后端；控制柜(6)安装于车身(7)上靠近扶手(9)的一侧，隔板(14)将控制柜(6)分为上下两层，上层设置有DSP控制模块(11)、手动调节升降开关(13)、手动调节开关按钮(12)，下层设置有直流电源(2-1)、逆变电路(2-2)、PWM信号发生器(2-5)；所述的DSP控制模块(11)与直流电源(2-1)电连接；所述的手动调节升降按钮(12)与DSP控制模块(11)电连接；所述的手动调节升降开关(13)与DSP控制模块(11)电连接，手动调节升降开关(13)有零位、升、降三个挡位；所述的平移台(4)安装在车身(10)上，平移台(4)的轨道垂直于车身行进方向，平移台(4)安装有手轮(15)，所述的手轮(15)控制平台相对于车身的移动；所述的升降台(3)和升降旋转电机(10)安装于平移台(4)的水平移动平台(16)上，且用螺栓固定；升降旋转电机(10)通过丝杆与升降台(3)连接，并控制升降平台(17)的升降；升降旋转电机(10)安装有旋转电机电动开关(18)，所述的旋转电机电动开关(18)与DSP控制模块(11)电连接；所述的光强度传感器(5)通过连接杆(19)安装在车身(7)的前端，光强度传感器(5)与DSP控制模块(11)电连接；所述的辅助支撑装置包括固定支架(8)和支腿(20)，所述的固定支架(8)与车身(7)的侧面电焊连接，所述的支腿(20)与固定支架(8)通过螺纹连接；所述的电能接收模块(1)包括接收线圈(1-1)、谐振电容(1-2)和照明灯(1-3)，所述的接收线圈(1-1)、所述的谐振电容(1-2)和所述的照明灯(1-3)电连接构成回路；所述的电能发射模块(2)包括直流电源(2-1)、逆变电路(2-2)、PWM信号发生器(2-5)、谐振电容(2-3)和发射线圈(2-4)，所述的发射线圈(2-4)和谐振电容(2-3)安装在升降平台(17)上；所述的直流电源(2-1)、逆变电路(2-2)和PWM信号发生器(2-5)安装在控制柜(6)内；直流电源(2-1)、逆变电路(2-2)、谐振电容(2-3)和发射线圈(2-4)之间电连接；PWM信号发生器(2-5)和逆变电路(2-2)电连接，并由PWM信号发生器(2-5)对逆变电路(2-2)发出控制波形。2.根据权利要求1所述的一种隧道无线照明自动调节装置，其特征在于：所述的电能接收模块(1)包括环形磁芯(1‐4)，接收线圈(1‐1)绕制在磁芯(1‐4)的外侧。3.根据权利要求1所述的一种隧道无线照明自动调节装置，其特征在于：所述的电能发射模块(2)包括W型磁芯(2‐6)，线圈交错绕制，以适应隧道顶部的弧形内壁。4.根据权利要求1或3所述的一种隧道无线照明自动调节装置，其特征在于：电能发射回路与电能接收回路的谐振频率相同，其中所述的电能发射回路包括发射线圈(2‐4)和谐振电容(2‐3)，所述的电能接收回路包括接收线圈(1‐1)和谐振电容(1‐...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晶，邢佳妮，方攸同，姚缨英，许建国，李增勤，刘娟，赵正路，闫军芳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33