CN102166392B - 高空智能救生器 - Google Patents
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Abstract
一种高空智能救生器，双层固定座的外表面一端设有绕绳轮，绕绳轮紧靠浮动压绳轮组，浮动压绳轮的上、下端分别设有导绳轮组，双层固定座的中间空腔位置设有增速齿轮传动组。本发明的技术效果是：1.采用机电一体化设计实现了救生器的智能化无源化，利用单片机控制下降速度，使救生器更安全稳定速度快且舒适度好。2.大大提高了系统的安全可靠性，使智能缓降救生器具备了很强的超载能力。3.使用高度范围大（理论上只要绳子能受的了就能用，按绳子直径3mm人重60kg许用应力200mp的话就可达1km）。4. 体积小重量轻，便于、安装、存放和携带。5、无任何润滑油、脂泄漏，不含有毒、腐蚀材料，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种救生器，尤其涉及一种高空智能救生器。
背景技术
随着城市化的不断发展，城市高层建筑越来越多，由于多种因素，导致高层建筑火灾事故频发，且往往火灾持续时间数小时至数十小时不等，一旦火灾发生，楼宇内的烟雾、毒气等极大地危害各类人员的人生安全，同时电梯的危险（随时停止运行）性，楼梯逃生的长时性等，使得室外逃生成为了一种相对快捷、安全的逃生自救方式。目前，市场上出现了多种高空缓降逃生器，如摩擦轮式缓降器，依靠齿轮减速，并依靠弹性摩擦片与摩擦轮接触，将人体下降的势能大部分转化成热能消耗掉，从而降低人体下降速度，实现缓降的目的，但是存在发热大，容易失控，缓降逃生高度低等缺点；又如电动式缓降器，依靠电机驱动与齿轮减速，实现缓降，具有速度平稳、逃生楼层高，可多次使用的优点，但一旦出现火灾，用电通常无法得到有力保障，一旦停电，反而更容易出现危险。其他如液压阻尼式缓降器，也存在控制难度大，室外放置时间长了容易出现密封老化导致的泄漏情况，特别是在北方的冬天，容易出现液压油凝固的现象，使用时反而容易导致安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种高空智能救生器，该球生器利用磁阻尼发电技术，通过齿轮增速，将人体从高空下降的速度传递给发电机的输入轴，发出电能，并通过功率热电阻将电能转化成热能耗散掉，同时，电能转换成热能时，实现对发电机绕组电流的控制，改变发电机的磁阻尼大小，产生阻碍人体下降的作用力，从而实现了对人体从高空下降速度的调节控制，同时不需要外接驱动电源，救生高度高，安全方便，不需要经过任何培训即可使用，且单片机控制系统嵌入智能控制程序，可以根据人体重量实现缓降速度的智能控制，同时，如果缓降速度超过系统软件设置的极限阈值时，则控制系统会自动启动电磁控制的应急摩擦减速系统，实现安全缓降的目的。
本发明是这样来实现的，它包括应急减速摩擦片、应急减速摩擦轮、角形连杆、应急减速电磁驱动组件、散热风扇、阻尼发电机、双层固定座、绕绳轮、浮动压绳轮组、导绳轮组、增速齿轮传动组、电流控制模块、电源模块、单片机主控模块、测速测距模块，应急刹车驱动模块、功率热电阻，其特征是双层固定座的外表面一端设有绕绳轮，绕绳轮紧靠浮动压绳轮组，浮动压绳轮的上、下端分别设有导绳轮组，双层固定座的中间空腔位置设有增速齿轮传动组，增速齿轮传动组的输入端同轴连接绕绳轮，增速齿轮传动组的输出端同轴连接阻尼发电机，双层固定座的另一表面通过绕绳轮同轴连接应急减速摩擦轮，紧靠应急减速摩擦轮的外缘边对称连接两片应急减速摩擦片，两片应急减速摩擦片的同端分别连接角形连杆，两个角形连杆分别连接应急减速电磁驱动组件，所述阻尼发电机分别连接电流控制模块和电源模块，电源模块连接单片机主控模块，单片机主控模块分别连接测速测距模块，应急刹车驱动模块和电流控制模块，电流控制模块连接功率热电阻，功率热电阻的旁设有散热风扇。
本发明的技术效果是：1.采用机电一体化设计实现了救生器的智能化无源化，利用单片机控制下降速度，使救生器更安全稳定速度快且舒适度好，由于不依赖外部电源，实用性备用性强。寿命长，目前已有类似的救生器实现了无源化，其使用高度也较高。但其控速范围却比较窄（速度阶梯变化对人冲击比较大，使人感觉不舒服），同样最大速度也存在着局限性，且有人为控制不精确，易造成失误，没有实现智能控制等诸多的弊端存在。也已有救生器逃生器实现了智能控制但需要220v的市电或蓄电池，而遇到灾难时往往会断电，备用性差。
2.单片机智能控制系统实现自适应调节及减速控制，实现匀速下降、减速着陆，速度范围大，安全可靠。电磁驱动的应急刹车系统，大大提高了系统的安全可靠性，使智能缓降救生器具备了很强的超载能力。
3.使用高度范围大（理论上只要绳子能受的了就能用，按绳子直径3mm人重60kg许用应力200MPa的话就可达1km）。
4. 体积小重量轻，便于、安装、存放和携带。
5. 无任何润滑油、脂泄漏，不含有毒、腐蚀材料，成本低。
附图说明
图1为本发明的俯视图。
图2为本发明的侧视图。
图3为本发明的仰视图。
图4为本发明的另一侧视图。
图5为本发明的电路工作原理图。
在图中，1、应急减速摩擦片 2、应急减速摩擦轮 3、安装挂钩 4、角形连杆 5、缓降钢丝绳 6、应急减速电磁驱动组件 7、散热风扇 8、阻尼发电机 9、双层固定座 10、绕绳轮 11、浮动压绳轮组 12、导绳轮组 13、增速齿轮传动组 14、电流控制模块 15、电源模块 16、单片机主控模块 17、测速测距模块 18，应急刹车驱动模块 19、功率热电阻。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4所示，本发明是这样来实现的，双层固定座9的外表面一端设有绕绳轮10，绕绳轮10紧靠浮动压绳轮组11，浮动压绳轮11的上、下端分别设有导绳轮组12，双层固定座9的中间空腔位置设有增速齿轮传动组13，增速齿轮传动组13的输入端同轴连接绕绳轮10，增速齿轮传动组13的输出端同轴连接阻尼发电机8，双层固定座9的另一表面通过绕绳轮10同轴连接应急减速摩擦轮2，紧靠应急减速摩擦轮2的外缘边对称连接两片应急减速摩擦片1，两片应急减速摩擦片1的同端分别连接角形连杆4，两个角形连杆4分别连接应急减速电磁驱动组件6，另外，缓降钢丝绳5的长度根据不同楼层高度配置，缓降钢丝绳5通过导绳轮组12，浮动压绳轮组11后，绕在绕绳轮10上，并经过浮动压绳轮组11的另一侧及导绳轮组12的另一侧后引出，当人体从高空缓降时，钢丝绳使浮动压绳轮组11压紧绕绳轮10避免钢丝绳与绕绳轮10打滑，并驱动绕绳轮10旋转，绕绳轮10与增速齿轮传动组13的输入端连接，经过增速传动后，带动阻尼发电机8高速旋转，发出电能，发出的电能一部分经过整流稳压后，为控制系统硬件电路供电，其他大部分电能通过功率电阻变成热能耗散掉。智能控制系统根据测量的缓降速度，自动分配、调节功率热电阻的阻值大小，控制阻尼发电机定子线圈的电流大小，从而实现对发电机阻尼的控制，发电机产生阻尼力矩通过增速齿轮放大后，通过浮动压绳轮组11与绕绳轮10等的传动，转化为对阻碍钢丝绳运动的拉力，从而起到减速下降的目的，散热风扇7主要对功率热电阻实现快速散热，以避免因温度过高，烧毁控制系统硬件以及出现钢丝绳与绕绳轮等直接出现打滑现象。
如图5所示，智能救生器的控制，所述阻尼发电机8分别连接电流控制模块14和电源模块15，电源模块15连接单片机主控模块16，单片机主控模块16分别连接测速测距模块17，应急刹车驱动模块18和电流控制模块14，电流控制模块14连接功率热电阻19，功率热电阻19的旁设有散热风扇7。
电源模块15取部分阻尼发电机所发出的电能，经过整流、稳压后，为单片机主控模块、测速测距模块电流控制驱动模块、应急刹车驱动模块等提供工作电流、电源。当人体从高空缓降逃生时，主控系统将自动启动智能控制程序，通过测速传感器测量人体下降的速度，智能控制程序根据智能模糊控制算法，自动控制电流控制模块，实现对功率热电阻的通断控制，从而调节发电机定子绕组的线圈电流，产生阻碍电机转子转动的磁阻尼，阻碍人体下降，从而达到控制人体高空缓降的目的。如果人体重量过重，导致缓降速度过快，超过了智能控制系统设定的速度阈值时，智能控制系统将驱动电磁刹车系统（如图1所示），具体动作如下：电磁线圈通电，吸合铁芯，铁芯利用刹车拉绳拉动4角形连杆，使1应急减速摩擦片张紧并与2应急减速摩擦轮贴合，产生摩擦，从而实现缓降减速。
电流控制模块及功率热电阻工作原理如图8所示，串联电阻R0~R7与串联大功率三极管Q0~Q7形成并联结构，每个大功率三极管由相对应的光电耦合器P0~P7控制其接通或断开，每个光电耦合器与对应的单片机接口PA0~PA7控制其导通或截止。功率电阻采用1Ω、2Ω、4Ω……64Ω、128Ω实现阶梯排列，通过控制光电耦合器的导通或截止，从而实现对功率电阻R0~R7是否接入调节电路，实现对发动机定子线圈电流的控制，完成对缓降速度的控制。阶梯功率电阻的数量多少及阻值大小可以根据不同需要进合理配置。
运行方式
本智能救生器的使用方式如下：救生器固定，第一名逃生人员随绳子下降，下降的过程中，智能控制系统能根据速度变化，自动控制功率热电阻是否接入电流调节电路，进而改变阻尼发动机的线圈电流，实现对缓降速度的调节。当人体下降到一定高度时，智能控制系统能自动进行判断，并进行减速调节控制，实现安全缓降。当人体安全着陆后，处于高空的第二名逃生人员则可以随钢丝绳的另外一端开始缓降，已经下降的钢丝绳则开始上升，当第二名人员到达地面时，随第一名下降的钢丝绳末端返回到初始逃生的楼层高度，第三名人员则可以实现缓降逃生，以此类推，可以实现多人高空救生。这种往返重复使用的方式大大提高了救生的效率。
Claims (1)
1.一种高空智能救生器，它包括应急减速摩擦片、应急减速摩擦轮、角形连杆、应急减速电磁驱动组件、散热风扇、阻尼发电机、双层固定座、绕绳轮、浮动压绳轮组、导绳轮组、增速齿轮传动组、电流控制模块、电源模块、单片机主控模块、测速测距模块，应急刹车驱动模块、功率热电阻，其特征是双层固定座的外表面一端设有绕绳轮，绕绳轮紧靠浮动压绳轮组，浮动压绳轮组的上、下端分别设有导绳轮组，双层固定座的中间空腔位置设有增速齿轮传动组，增速齿轮传动组的输入端同轴连接绕绳轮，增速齿轮传动组的输出端同轴连接阻尼发电机，双层固定座的另一表面通过绕绳轮同轴连接应急减速摩擦轮，紧靠应急减速摩擦轮的外缘边对称连接两片应急减速摩擦片，两片应急减速摩擦片的同端分别连接角形连杆，两个角形连杆分别连接应急减速电磁驱动组件，所述阻尼发电机分别连接电流控制模块和电源模块，电源模块连接单片机主控模块，单片机主控模块分别连接测速测距模块、应急刹车驱动模块和电流控制模块，电流控制模块连接功率热电阻，功率热电阻的旁边设有散热风扇。
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