專利名稱：高空智能救生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種救生器，尤其涉及一種高空智能救生器。
背景技術(shù)：
隨著城市化的不斷發(fā)展，城市高層建筑越來越多，由于多種因素，導(dǎo)致高層建筑火災(zāi)事故頻發(fā)，且往往火災(zāi)持續(xù)時間數(shù)小時至數(shù)十小時不等，一旦火災(zāi)發(fā)生，樓宇內(nèi)的煙霧、 毒氣等極大地危害各類人員的人生安全，同時電梯的危險(xiǎn)(隨時停止運(yùn)行)性，樓梯逃生的長時性等，使得室外逃生成為了一種相對快捷、安全的逃生自救方式。目前，市場上出現(xiàn)了多種高空緩降逃生器，如摩擦輪式緩降器，依靠齒輪減速，并依靠彈性摩擦片與摩擦輪接觸，將人體下降的勢能大部分轉(zhuǎn)化成熱能消耗掉，從而降低人體下降速度，實(shí)現(xiàn)緩降的目的，但是存在發(fā)熱大，容易失控，緩降逃生高度低等缺點(diǎn)；又如電動式緩降器，依靠電機(jī)驅(qū)動與齒輪減速，實(shí)現(xiàn)緩降，具有速度平穩(wěn)、逃生樓層高，可多次使用的優(yōu)點(diǎn)，但一旦出現(xiàn)火災(zāi)， 用電通常無法得到有力保障，一旦停電，反而更容易出現(xiàn)危險(xiǎn)。其他如液壓阻尼式緩降器， 也存在控制難度大，室外放置時間長了容易出現(xiàn)密封老化導(dǎo)致的泄漏情況，特別是在北方的冬天，容易出現(xiàn)液壓油凝固的現(xiàn)象，使用時反而容易導(dǎo)致安全事故。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供了一種高空智能救生器，該球生器利用磁阻尼發(fā)電技術(shù)，通過齒輪增速，將人體從高空下降的速度傳遞給發(fā)電機(jī)的輸入軸，發(fā)出電能，并通過功率熱電阻將電能轉(zhuǎn)化成熱能耗散掉，同時，電能轉(zhuǎn)換成熱能時，實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)繞組電流的控制，改變發(fā)電機(jī)的磁阻尼大小，產(chǎn)生阻礙人體下降的作用力，從而實(shí)現(xiàn)了對人體從高空下降速度的調(diào)節(jié)控制，同時不需要外接驅(qū)動電源，救生高度高，安全方便，不需要經(jīng)過任何培訓(xùn)即可使用，且單片機(jī)控制系統(tǒng)嵌入智能控制程序，可以根據(jù)人體重量實(shí)現(xiàn)緩降速度的智能控制，同時，如果緩降速度超過系統(tǒng)軟件設(shè)置的極限閾值時，則控制系統(tǒng)會自動啟動電磁控制的應(yīng)急摩擦減速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)安全緩降的目的。本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，它包括應(yīng)急減速摩擦片、應(yīng)急減速摩擦輪、角形連桿、應(yīng)急減速電磁驅(qū)動組件、散熱風(fēng)扇、阻尼發(fā)電機(jī)、雙層固定座、繞繩輪、浮動壓繩輪組、導(dǎo)繩輪組、增速齒輪傳動組、電流控制模塊、電源模塊、單片機(jī)主控模塊、測速測距模塊，應(yīng)急剎車驅(qū)動模塊、功率熱電阻，其特征是雙層固定座的外表面一端設(shè)有繞繩輪，繞繩輪緊靠浮動壓繩輪組，浮動壓繩輪的上、下端分別設(shè)有導(dǎo)繩輪組，雙層固定座的中間空腔位置設(shè)有增速齒輪傳動組，增速齒輪傳動組的輸入端同軸連接繞繩輪，增速齒輪傳動組的輸出端同軸連接阻尼發(fā)電機(jī)，雙層固定座的另一表面通過繞繩輪同軸連接應(yīng)急減速摩擦輪，緊靠應(yīng)急減速摩擦輪的外緣邊對稱連接兩片應(yīng)急減速摩擦片，兩片應(yīng)急減速摩擦片的同端分別連接角形連桿，兩個角形連桿分別連接應(yīng)急減速電磁驅(qū)動組件，所述阻尼發(fā)電機(jī)分別連接電流控制模塊和電源模塊，電源模塊連接單片機(jī)主控模塊，單片機(jī)主控模塊分別連接測速測距模塊，應(yīng)急剎車驅(qū)動模塊和電流控制模塊，電流控制模塊連接功率熱電阻，功率熱電阻的旁設(shè)有散熱風(fēng)扇。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是1.采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了救生器的智能化無源化，利用單片機(jī)控制下降速度，使救生器更安全穩(wěn)定速度快且舒適度好，由于不依賴外部電源，實(shí)用性備用性強(qiáng)。壽命長，目前已有類似的救生器實(shí)現(xiàn)了無源化，其使用高度也較高。但其控速范圍卻比較窄(速度階梯變化對人沖擊比較大，使人感覺不舒服)，同樣最大速度也存在著局限性，且有人為控制不精確，易造成失誤，沒有實(shí)現(xiàn)智能控制等諸多的弊端存在。 也已有救生器逃生器實(shí)現(xiàn)了智能控制但需要220v的市電或蓄電池，而遇到災(zāi)難時往往會斷電，備用性差。2.單片機(jī)智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)及減速控制，實(shí)現(xiàn)勻速下降、減速著陸，速度范圍大，安全可靠。電磁驅(qū)動的應(yīng)急剎車系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的安全可靠性，使智能緩降救生器具備了很強(qiáng)的超載能力。3.使用高度范圍大(理論上只要繩子能受的了就能用，按繩子直徑3mm人重60kg 許用應(yīng)力200MPa的話就可達(dá)1km)。4.體積小重量輕，便于、安裝、存放和攜帶。5.無任何潤滑油、脂泄漏，不含有毒、腐蝕材料，成本低。

圖1為本實(shí)用新型的俯視圖。圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視圖。圖3為本實(shí)用新型的仰視圖。圖4為本實(shí)用新型的另一側(cè)視圖。圖5為本實(shí)用新型的電路工作原理圖。在圖中，1、應(yīng)急減速摩擦片2、應(yīng)急減速摩擦輪3、安裝掛鉤4、角形連桿5、緩降鋼絲繩6、應(yīng)急減速電磁驅(qū)動組件7、散熱風(fēng)扇8、阻尼發(fā)電機(jī)9、雙層固定座10、繞繩輪 11、浮動壓繩輪組12、導(dǎo)繩輪組13、增速齒輪傳動組14、電流控制模塊15、電源模塊16、 單片機(jī)主控模塊17、測速測距模塊18，應(yīng)急剎車驅(qū)動模塊19、功率熱電阻。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，雙層固定座9的外表面一端設(shè)有繞繩輪10，繞繩輪10緊靠浮動壓繩輪組11，浮動壓繩輪11的上、下端分別設(shè)有導(dǎo)繩輪組12，雙層固定座9的中間空腔位置設(shè)有增速齒輪傳動組13，增速齒輪傳動組13的輸入端同軸連接繞繩輪10，增速齒輪傳動組13的輸出端同軸連接阻尼發(fā)電機(jī)8，雙層固定座 9的另一表面通過繞繩輪10同軸連接應(yīng)急減速摩擦輪2，緊靠應(yīng)急減速摩擦輪2的外緣邊對稱連接兩片應(yīng)急減速摩擦片1，兩片應(yīng)急減速摩擦片1的同端分別連接角形連桿4，兩個角形連桿4分別連接應(yīng)急減速電磁驅(qū)動組件6，另外，緩降鋼絲繩5的長度根據(jù)不同樓層高度配置，緩降鋼絲繩5通過導(dǎo)繩輪組12，浮動壓繩輪組11后，繞在繞繩輪10上，并經(jīng)過浮動壓繩輪組11的另一側(cè)及導(dǎo)繩輪組12的另一側(cè)后引出，當(dāng)人體從高空緩降時，鋼絲繩使浮動壓繩輪組11壓緊繞繩輪10避免鋼絲繩與繞繩輪10打滑，并驅(qū)動繞繩輪10旋轉(zhuǎn)，繞繩輪10 與增速齒輪傳動組13的輸入端連接，經(jīng)過增速傳動后，帶動阻尼發(fā)電機(jī)8高速旋轉(zhuǎn)，發(fā)出電能，發(fā)出的電能一部分經(jīng)過整流穩(wěn)壓后，為控制系統(tǒng)硬件電路供電，其他大部分電能通過功率電阻變成熱能耗散掉。智能控制系統(tǒng)根據(jù)測量的緩降速度，自動分配、調(diào)節(jié)功率熱電阻的阻值大小，控制阻尼發(fā)電機(jī)定子線圈的電流大小，從而實(shí)現(xiàn)對發(fā)電機(jī)阻尼的控制，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生阻尼力矩通過增速齒輪放大后，通過浮動壓繩輪組11與繞繩輪10等的傳動，轉(zhuǎn)化為對阻礙鋼絲繩運(yùn)動的拉力，從而起到減速下降的目的，散熱風(fēng)扇7主要對功率熱電阻實(shí)現(xiàn)快速散熱，以避免因溫度過高，燒毀控制系統(tǒng)硬件以及出現(xiàn)鋼絲繩與繞繩輪等直接出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。如圖5所示，智能救生器的控制，所述阻尼發(fā)電機(jī)8分別連接電流控制模塊14和電源模塊15，電源模塊15連接單片機(jī)主控模塊16，單片機(jī)主控模塊16分別連接測速測距模塊17，應(yīng)急剎車驅(qū)動模塊18和電流控制模塊14，電流控制模塊14連接功率熱電阻19，功率熱電阻19的旁設(shè)有散熱風(fēng)扇7。電源模塊15取部分阻尼發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能，經(jīng)過整流、穩(wěn)壓后，為單片機(jī)主控模塊、測速測距模塊電流控制驅(qū)動模塊、應(yīng)急剎車驅(qū)動模塊等提供工作電流、電源。當(dāng)人體從高空緩降逃生時，主控系統(tǒng)將自動啟動智能控制程序，通過測速傳感器測量人體下降的速度，智能控制程序根據(jù)智能模糊控制算法，自動控制電流控制模塊，實(shí)現(xiàn)對功率熱電阻的通斷控制，從而調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)定子繞組的線圈電流，產(chǎn)生阻礙電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的磁阻尼，阻礙人體下降，從而達(dá)到控制人體高空緩降的目的。如果人體重量過重，導(dǎo)致緩降速度過快，超過了智能控制系統(tǒng)設(shè)定的速度閾值時，智能控制系統(tǒng)將驅(qū)動電磁剎車系統(tǒng)(如圖1所示)，具體動作如下電磁線圈通電，吸合鐵芯，鐵芯利用剎車?yán)K拉動4角形連桿，使1應(yīng)急減速摩擦片張緊并與2應(yīng)急減速摩擦輪貼合，產(chǎn)生摩擦，從而實(shí)現(xiàn)緩降減速。電流控制模塊及功率熱電阻工作原理如圖8所示，串聯(lián)電阻R(TR7與串聯(lián)大功率三極管Q(TQ7形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，每個大功率三極管由相對應(yīng)的光電耦合器Ρ(ΓΡ7控制其接通或斷開，每個光電耦合器與對應(yīng)的單片機(jī)接口 ΡΑ(ΓΡΑ7控制其導(dǎo)通或截止。功率電阻采用 1 Ω、2Ω、4Ω……64Ω、Κ8Ω實(shí)現(xiàn)階梯排列，通過控制光電耦合器的導(dǎo)通或截止，從而實(shí)現(xiàn)對功率電阻R(TR7是否接入調(diào)節(jié)電路，實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)定子線圈電流的控制，完成對緩降速度的控制。階梯功率電阻的數(shù)量多少及阻值大小可以根據(jù)不同需要進(jìn)合理配置。運(yùn)行方式本智能救生器的使用方式如下救生器固定，第一名逃生人員隨繩子下降，下降的過程中，智能控制系統(tǒng)能根據(jù)速度變化，自動控制功率熱電阻是否接入電流調(diào)節(jié)電路，進(jìn)而改變阻尼發(fā)動機(jī)的線圈電流，實(shí)現(xiàn)對緩降速度的調(diào)節(jié)。當(dāng)人體下降到一定高度時，智能控制系統(tǒng)能自動進(jìn)行判斷，并進(jìn)行減速調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)安全緩降。當(dāng)人體安全著陸后，處于高空的第二名逃生人員則可以隨鋼絲繩的另外一端開始緩降，已經(jīng)下降的鋼絲繩則開始上升， 當(dāng)?shù)诙藛T到達(dá)地面時，隨第一名下降的鋼絲繩末端返回到初始逃生的樓層高度，第三名人員則可以實(shí)現(xiàn)緩降逃生，以此類推，可以實(shí)現(xiàn)多人高空救生。這種往返重復(fù)使用的方式大大提高了救生的效率。
權(quán)利要求1. 一種高空智能救生器，它包括應(yīng)急減速摩擦片、應(yīng)急減速摩擦輪、角形連桿、應(yīng)急減速電磁驅(qū)動組件、散熱風(fēng)扇、阻尼發(fā)電機(jī)、雙層固定座、繞繩輪、浮動壓繩輪組、導(dǎo)繩輪組、 增速齒輪傳動組、電流控制模塊、電源模塊、單片機(jī)主控模塊、測速測距模塊，應(yīng)急剎車驅(qū)動模塊、功率熱電阻，其特征是雙層固定座的外表面一端設(shè)有繞繩輪，繞繩輪緊靠浮動壓繩輪組，浮動壓繩輪的上、下端分別設(shè)有導(dǎo)繩輪組，雙層固定座的中間空腔位置設(shè)有增速齒輪傳動組，增速齒輪傳動組的輸入端同軸連接繞繩輪，增速齒輪傳動組的輸出端同軸連接阻尼發(fā)電機(jī)，雙層固定座的另一表面通過繞繩輪同軸連接應(yīng)急減速摩擦輪，緊靠應(yīng)急減速摩擦輪的外緣邊對稱連接兩片應(yīng)急減速摩擦片，兩片應(yīng)急減速摩擦片的同端分別連接角形連桿，兩個角形連桿分別連接應(yīng)急減速電磁驅(qū)動組件，所述阻尼發(fā)電機(jī)分別連接電流控制模塊和電源模塊，電源模塊連接單片機(jī)主控模塊，單片機(jī)主控模塊分別連接測速測距模塊，應(yīng)急剎車驅(qū)動模塊和電流控制模塊，電流控制模塊連接功率熱電阻，功率熱電阻的旁設(shè)有散熱風(fēng)扇。
專利摘要一種高空智能救生器，雙層固定座的外表面一端設(shè)有繞繩輪，繞繩輪緊靠浮動壓繩輪組，浮動壓繩輪的上、下端分別設(shè)有導(dǎo)繩輪組，雙層固定座的中間空腔位置設(shè)有增速齒輪傳動組。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是1.采用機(jī)電一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了救生器的智能化無源化，利用單片機(jī)控制下降速度，使救生器更安全穩(wěn)定速度快且舒適度好。2.大大提高了系統(tǒng)的安全可靠性，使智能緩降救生器具備了很強(qiáng)的超載能力。3.使用高度范圍大(理論上只要繩子能受的了就能用，按繩子直徑3mm人重60kg許用應(yīng)力200mp的話就可達(dá)1km)。4. 體積小重量輕，便于、安裝、存放和攜帶。5、無任何潤滑油、脂泄漏，不含有毒、腐蝕材料，成本低。
文檔編號A62B1/08GK202113508SQ201120114009
公開日2012年1月18日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者劉玲騰, 劉述亮, 張蕊華, 梁其輝, 梁發(fā)云, 汪炳央, 熊根良, 王宇騰, 陳海初, 雷繼堂, 龔雪飛 申請人:南昌大學(xué)