水景灯具的无源升降系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种水景灯具的无源升降系统和方法，系统由引水单元、浮筒单元、灯座单元、灯杆单元、电磁铁灯杆夹紧装置、灯具组成。无源升降系统利用浮力与重力驱动灯具的升降，使照明距离维持在合理区间，照明效果良好，降低了系统TCO；非连续的灯具高度控制，实用有效；借助轴瓦‑灯杆滑动副摩擦力设置高度控制的灵敏度，轴瓦材料为石墨纤维增强聚四氟乙烯，简单可靠；灯杆升降方向设置导向球组件，确保灯杆升降的垂直度；周期打开的电磁铁灯杆夹紧装置，提高了系统的可靠性；浮筒内置配重块、外设定心圆轮，灯具力矩平衡、灯杆不承受力矩，提升了系统可用性；浮筒坑设置电动闸，提高了系统可维护性。

【技术实现步骤摘要】
水景灯具的无源升降系统和方法
本专利技术属高杆灯的灯盘升降
，特别是指面向较大水位落差的江/河/湖面水景照明场合，借助浮力与重力驱动的、无源升降水景灯具系统和方法。
技术介绍
水对人居自然环境具有先天的亲和力，无论人居环境、自然环境，还是景观环境，背离水与人的和谐关系是不可想象的。另一方面，照明可改变人居、自然和景观环境的外观，亮化环境的空间属性、提升环境的品质；人们涉水、戏水和观水的体验和照明的优劣息息相关。近年来，夜间游玩休闲受到杭州市民越来越广泛的追捧：昔日的西子湖绕湖散步，今天的钱塘江沿江漫步；置身西溪湿地公园，缓解压力给自己的心灵放个假，驻足运河景观长廊，穿越时空为古人的谋面约个会。江/河/湖面的水景风光带是市民休憩娱乐和旅游观光的最爱。景色如此美好，人们总感到照明方面还少了点什么：关注景观有余，兼顾游人不足；安装高度固定的照明灯具用于水位落差大的水景场合，照明效果和游人体验欠佳，亟待改进。改进是一项系统工程，涉及水文资料、需求侧的分析、供给侧的约束和方案取舍。以京杭运河杭州段的水位资料为例，历年运河的水位统计见表1。表11980-2009年京杭运河杭州段日均水位均值及最大/小值年份1980198119821983198419851986198719881989平均值1.361.291.181.531.451.391.231.191.241.49最大值2.382.601.903.393.422.142.142.292.372.88最小值0.640.460.670.771.040.930.720.770.750.83年份1990199119921993199419951996199719981999平均值1.401.541.241.581.251.321.341.171.521.65最大值2.402.842.343.112.713.163.513.072.353.85最小值0.650.880.700.930.700.890.730.681.050.88年份2000200120022003200420052006200720082009平均值1.241.361.471.291.191.341.311.411.571.49最大值2.213.402.102.192.152.242.193.143.292.43最小值0.750.971.020.820.930.891.040.971.201.10西溪湿地处杭州运河水系，外围河道水位1.3m左右，湿地景观设计水位1.6m；洪水期，湿地外围河道和内部河道共同承担行洪任务，水位差≥2m。迄今为止，水景照明尚无量身定制的国家标准。大多参考城市道路照明设计标准(CJJ45-2006)，城市道路照明工程施工及验收规范(CJJ89-2012)中的灯具安装高度：小弯灯5～6m，普通街道长臂灯和吊灯6.5～7.5m，快车道弧型灯≥8m，慢车道弧型灯≥6.5m；同时参照地方城市景观照明标准，如北京标准：城市景观照明技术规范(DB11T-388.8-2015)；制定企标，如绿城房地产集团有限公司企业标准：景观照明设计评审细则(GTS65006-2012)。必须指出，水景灯具照明距离的精度是个半定量半定性指标，约定俗成使用分米(dm)级精度。从需求侧即市民视角，只要亮度适中且有较好的均匀度，一个相对宽泛偏主观的指标；因此，所谓的照明距离指标应设成区间指标，灯具高度调节亦为非连续的、间歇的区间调节；例如，本文的灯具安装初始高度＝4m，取高度调节灵敏度＝0.2m，当且仅当灯具的照明距离≤3.8m或≥4.2m时，高度调节流程启动，使照明距离重归≈4m。供给侧的解决方案简单直接明了。既然因水景的水位变化，导致灯具的照明距离偏离设计值、照明效果变差；况且水位又无法调节，不难得到合乎逻辑的解决方案：灯具高度随水位而变。解决方案移植技术相似度最高的高杆灯机电系统或舞台灯光技术，技术成熟可行。上述技术用于水景灯具的高度改变，绰绰有余。但从技术经济维度评估，方案的可行性存疑；费用过高，运维量大。文献[时佳，自动升降式灯具装置的设计与研究[J].照明工程学报，2015.26(3)：102-105]借鉴高杆灯机电系统，提出采用超声波液位传感器+电机+丝杆/螺母传动副的升降装置。杭州景区已摒弃备受国人诟病的“门票经济”模式，坚持公园的公益性。克隆高杆灯机电系统，財政压力太大；水景照明量大面广，甚至位于江滩岛岸难以扺达，运维工作量太大。水景灯具方面较有代表性的研究成果综述如下：·专利技术专利“支持逻辑组地址的DMX512景观照明管控系统及方法”(ZL200910098263.X)，提出支持逻辑组地址的DMX512景观照明管控系统及方法。·专利技术专利“景观照明光色评估方法及评估系统”(ZL201410241106.0)，提出景观照明光色评估方法及评估系统。·专利技术专利“一种景观照明灯具的转向器”(申请号201710861320.X)，提出景观照明灯具的转向器，借助语音识别器实施语音操作。上述有益探索，是水景灯具方面研究成果的综述；但是定位较大水位落差的江/河/湖面水景照明场合，借助浮力与重力驱动的、无源升降水景灯具系统至今无人涉足；因此，有必要在现有成果的基础上，作进一步的创新设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种水景灯具的无源升降系统和方法，具体技术方案如下：一种水景灯具的无源升降系统，其特征在于，系统由引水单元、浮筒单元、灯座单元、灯杆单元、电磁铁灯杆夹紧装置、灯具组成；引水单元包括引水管、过滤网、电动闸、浮筒坑，浮筒单元包括浮筒、三个定心圆轮、配重，灯座单元包括灯座、灯柱、灯柱罩，灯杆单元包括灯杆、四个浮力灵敏度的第一轴瓦、四个浮力灵敏度的第二轴瓦、四个第一导向球、四个第二导向球；电磁铁灯杆夹紧装置失电时夹紧机构在弹簧力作用下固定灯杆，得电时电磁力克服弹簧力且夹紧机构与灯杆脱离接触；铝材制作的灯杆表面作硬化处理，灯具作力矩平衡、无力矩作用于灯杆；引水管的取水口设计位置在河床底与枯水位之间、出水口在浮筒坑的侧壁底部，取水口安装过滤网、出水口安装电动闸，系统保养清洗浮筒坑时，收过滤网、关电动闸、浮筒坑加高压水、开电动闸、清洗浮筒坑；浮筒通过三个定心圆轮与浮筒坑同圆心，三个定心圆轮是三只相隔度的定心圆轮，定心圆轮的轮杆固定端铰链位于浮筒，压缩弹簧推压轮杆使圆轮与浮筒坑壁紧密接触；浮筒内置调整浮筒浮力的配重，内置配重的浮筒浮力×80％≈灯杆重量+灯具重量+四个第一轴瓦的摩擦力+四个第二轴瓦的摩擦力；灯杆与浮筒刚性连接，对应河道的枯/正常/洪水位、浮筒有三个不同的高度、灯杆亦有一一对应的三个不同高度，灯杆随浮筒升降，浮筒随水位升降，控制灯具的照明距离维持在合理区间。优选地，所述的灯座布置地点为河岸，灯柱安装在灯座上，灯柱的顶端设灯柱罩，灯柱罩上安放电磁铁灯杆夹紧装置；灯杆插入灯柱、两者同圆心，灯杆沿灯柱垂直方向作升降运动，灯柱罩的中心预留了灯杆升降运动所需的圆孔；灯柱的底部、顶部分别设有四个第一轴瓦安装孔、四个第二轴瓦安装孔，四个第一轴瓦安装孔相隔90度分布，四个第二轴瓦安装孔也相隔90度分布；四个第一轴瓦安装孔与四个第二轴瓦安装孔之间，等距设置四个第一导向球安装孔、四个第二导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水景灯具的无源升降系统，其特征在于，系统由引水单元(100)、浮筒单元(200)、灯座单元(300)、灯杆单元(400)、电磁铁灯杆夹紧装置(500)、灯具(600)组成；引水单元(100)包括引水管(110)、过滤网(120)、电动闸(130)、浮筒坑(140)，浮筒单元(200)包括浮筒(210)、三个定心圆轮(220)、配重(230)，灯座单元(300)包括灯座(310)、灯柱(320)、灯柱罩(330)，灯杆单元(400)包括灯杆(410)、四个浮力灵敏度的第一轴瓦(420)、四个浮力灵敏度的第二轴瓦(430)、四个第一导向球(440)、四个第二导向球(450)；电磁铁灯杆夹紧装置(500)失电时夹紧机构在弹簧力作用下固定灯杆，得电时电磁力克服弹簧力且夹紧机构与灯杆脱离接触；铝材制作的灯杆(410)表面作硬化处理，灯具(600)作力矩平衡、无力矩作用于灯杆(410)。引水管(110)的取水口设计位置在河床底与枯水位之间、出水口在浮筒坑(140)的侧壁底部，取水口安装过滤网(120)、出水口安装电动闸(130)，系统保养清洗浮筒坑(140)时，收过滤网(120)、关电动闸(130)、浮筒坑(140)加高压水、开电动闸(130)、清洗浮筒坑(140)；浮筒(210)通过三个定心圆轮(220)与浮筒坑(140)同圆心，三个定心圆轮(220)是三只相隔120度的定心圆轮，定心圆轮的轮杆固定端铰链位于浮筒(210)，压缩弹簧推压轮杆使圆轮与浮筒坑(140)壁紧密接触；浮筒(210)内置调整浮筒浮力的配重(230)，内置配重的浮筒浮力×80％≈灯杆重量+灯具重量+四个第一轴瓦的摩擦力+四个第二轴瓦的摩擦力；灯杆(410)与浮筒(210)刚性连接，对应河道的枯/正常/洪水位、浮筒(210)有三个不同的高度、灯杆(410)亦有一一对应的三个不同高度，灯杆随浮筒升降，浮筒随水位升降，控制灯具的照明距离维持在合理区间。...

【技术特征摘要】
1.一种水景灯具的无源升降系统，其特征在于，系统由引水单元(100)、浮筒单元(200)、灯座单元(300)、灯杆单元(400)、电磁铁灯杆夹紧装置(500)、灯具(600)组成；引水单元(100)包括引水管(110)、过滤网(120)、电动闸(130)、浮筒坑(140)，浮筒单元(200)包括浮筒(210)、三个定心圆轮(220)、配重(230)，灯座单元(300)包括灯座(310)、灯柱(320)、灯柱罩(330)，灯杆单元(400)包括灯杆(410)、四个浮力灵敏度的第一轴瓦(420)、四个浮力灵敏度的第二轴瓦(430)、四个第一导向球(440)、四个第二导向球(450)；电磁铁灯杆夹紧装置(500)失电时夹紧机构在弹簧力作用下固定灯杆，得电时电磁力克服弹簧力且夹紧机构与灯杆脱离接触；铝材制作的灯杆(410)表面作硬化处理，灯具(600)作力矩平衡、无力矩作用于灯杆(410)。引水管(110)的取水口设计位置在河床底与枯水位之间、出水口在浮筒坑(140)的侧壁底部，取水口安装过滤网(120)、出水口安装电动闸(130)，系统保养清洗浮筒坑(140)时，收过滤网(120)、关电动闸(130)、浮筒坑(140)加高压水、开电动闸(130)、清洗浮筒坑(140)；浮筒(210)通过三个定心圆轮(220)与浮筒坑(140)同圆心，三个定心圆轮(220)是三只相隔120度的定心圆轮，定心圆轮的轮杆固定端铰链位于浮筒(210)，压缩弹簧推压轮杆使圆轮与浮筒坑(140)壁紧密接触；浮筒(210)内置调整浮筒浮力的配重(230)，内置配重的浮筒浮力×80％≈灯杆重量+灯具重量+四个第一轴瓦的摩擦力+四个第二轴瓦的摩擦力；灯杆(410)与浮筒(210)刚性连接，对应河道的枯/正常/洪水位、浮筒(210)有三个不同的高度、灯杆(410)亦有一一对应的三个不同高度，灯杆随浮筒升降，浮筒随水位升降，控制灯具的照明距离维持在合理区间。2.根据权利要求1所述的水景灯具的无源升降系统，其特征在于，所述的灯座(310)布置地点为河岸，灯柱(320)安装在灯座(310)上，灯柱(320)的顶端设灯柱罩(330)，灯柱罩(330)上安放电磁铁灯杆夹紧装置(500)；灯杆(410)插入灯柱(320)、两者同圆心，灯杆(410)沿灯柱垂直方向作升降运动，灯柱罩(330)的中心预留了灯杆升降运动所需的圆孔；灯柱(320)的底部、顶部分别设有四个第一轴瓦安装孔(322)、四个第二轴瓦安装孔(323)，四个第一轴瓦安装孔(322)相隔90度分布，四个第二轴瓦安装孔(323)也相隔90度分布；四个第一轴瓦安装孔(322)与四个第二轴瓦安装孔(323)之间，等距设置四个第一导向球安装孔(324)、四个第二导向球孔(325)，开孔方式与四个第一轴瓦安装孔(322)相同。3.根据权利要求1所述的水景灯具的无源升降系统，其特征在于，所述的四个第一轴瓦(420)均包括第1轴瓦模块(421)、第2轴瓦模块(422)、第3轴瓦模块(423)、第4轴瓦模块(424)，4个轴瓦模块相隔90度分布、分别安装至四个第一轴瓦安装孔(322)中。第1轴瓦模块(421)的轴瓦孔沿灯杆(410)径向方向，分布着轴瓦矩形孔和攻内螺纹的轴瓦圆形孔；第1长方体滑块(4211)通过弹簧(4212)与第2长方体滑块(4213)相连，并装入轴瓦矩形孔，第1长方体滑块(4211)...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴峥晖，王圣健，范涛，吴明光，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33