浅谈新型机舱感应照明安全帽设计

浅谈新型机舱感应照明安全帽设计

任亦然赵封顺杨叶孔赖强龙悦

重庆交通大学400074

摘要：安全帽是减少人体头部所受伤害的一种缓冲工具，在各大行业内普遍使用，在船舶领域里尤为重要。针对船舶机舱里机器设备众多空间狭窄且光线阴暗所特有的环境，项目小组设计出一种实用的新型船用机舱感应照明安全帽，该装置利于船舶机舱工作人员日常检测维修作业，及全船失电时突发情况作为紧急照明工具。本文主要介绍新型船舶机舱感应照明安全帽的结构组成和功用。

关键词：机舱、红外感应照明、充放电、实用

1.板块说明

新型船舶机舱感应照明安全帽以普通安全帽为载体，在不影响安全帽结构、强度和功能的前提下，在安全帽上优化安装感应照明板块、（可充放电式）电源板块及电量监控板块。

1.1感应照明板块

感应照明装置分有三个照明源（一主两辅）。照明灯源具有四种模式（各模式详见表1），并以此循环，而每种模式又需要经过开、关后才能进入下一模式。这种方式较常见不间断感应方式而言减少了模式A与模式B切换（尤其是不相邻2种模式）之间的电源损耗，符合现代资源节约型要求。照明装置具有手动和感应（挥手控制）两种功能模式。点动开关按钮开启手动模式，长按开关按钮3秒开启感应模式（内部绿色指示灯亮起，再轻按按钮开关熄灭绿灯即代表退出感应模式），挥手即代表控制开关。感应照明板块主要运用红外线遥感技术和集成控制芯片，选用了方形LED灯片作为发光元件，灯光较普通灯泡更为明亮，耗电量更低，且对本身损坏也较低。LED灯盘背面有4个接线端，分别是5V电源端、GND接地端、信号输入端和信号输出端。照明装置之所以能达到挥手开关的智能效果，一切依赖于红外测距传感器SEN0143。这是一种主动红外器件，共有两个信号窗口，一个是红外信号发射端，一个是红外信号接收端。工作时，信号发射端发射红外信号，当前方探测范围内有东西遮挡时，则接收端接收反射回来的信号。SEN0143红外测距传感器信号输出电压范围为0～5V，工作电压范围为4.5～5.5V，工作电流33mA，探测横截面需要覆盖红外信号发射孔和接受孔，理论上探测距离为0.1cm～30cm。

表1新型船舶机舱感应照明安全帽四种模式比较

1.2电源板块及电量监控板块

电源板块及电量监控板块为一整体，前者选择适用的弧形电池盒安放，造型美观，电源盒子长10cm宽5.8cm高3.5cm，面与面采用弧形连接；电源采用2节2800毫安C18650锂电池供电，其直径为18mm.长度为65mm.圆柱体电池，电源电流110-220mA，电源电压3.7-4.2v，两节电池采取并联方式。后者采用表盘式，直径为3cm，上有8颗电量指示灯，电量监测范围为0%-100%。

该版块可监测电池电量，根据电量开启不同模式、不同灯源（包括散光，近光，远光）的目的，并设有可充电式电源和外接电源接口，双锂电续航，便捷充电，支持多种充电方式。

2.整体设计及说明

整套装置的配合和外观设计主要为三部分：安全帽、灯源装置、电源装置整合整体及外观设计。经模拟得出结果：照明板块外表造型类似三角形,为凸面镜，长方形灯片，可达到聚闪效果，使照射范围更广，便于船上或其他空间使用。旁边2个辅灯为平面镜，主灯前端有旋钮式金属调节环，调节光圈大小，实现可变焦距（顺时针旋转光圈变小，逆时针变大）。同时两个辅灯确认为并联，主灯与两个辅灯是并联，灯泡与电源串联方式。灯座与灯头采用铰链连接固定，使得灯头可在0°-120°范围内转动，增加了灯具的灵活性和照亮范围。灯源装置置于安全帽前沿正中部位，电源装置置于安全帽后沿正下方部位，灯源装置与安全帽、电源装置与安全帽之间采取通用的塑料连接方法——用A、B型强力粘胶固定。最终定型装置有如下几个特点：

A、适用于光线不足、阴暗，空间狭窄（易造成人身安全）的机舱

B、不影响固有安全帽结构功能的使用

C、可实现手动和自动感应两种方式控制灯光

D、可实现灯光的聚散功能

E、实现灯头在上下0°-120°度范围内任意调节

F、可自行监测、反馈电源电量，从而调节照明模式

G、电源为独立电源，可实现多次充电与放电，且电源材质优良，对环境影响小（如磷酸铁锂电池）

H、经济成本较低

3.总结

普通安全帽较之相比，普通安全帽在船舶机舱的使用中具有较大的缺陷：机舱工作环境，光线严重不足，各种船舶电气设备、机械设备密布，通道狭小，给机舱工作人员的工作大大增加了难度；加之船舶机舱工作人员在值班巡查和维护保养工作时，其照明方式通常是便携式工作灯和手持式手电筒，尤其在全船失电又要进行机械修理时，传统的照明方式局限了工作人员的双手，或光源的指向性不足，极大程度地降低了船舶机舱工作人员的工作效率，同时增加了工作潜在危险性。新型船舶机舱感应照明安全帽基于安全与照明结为一体的便携式装置，它的的产生，不仅在船舶失电时作为紧急照明工具，而且在日常工作中可解放船舶机舱工作人员双手，提高安全工作系数，大大提升了船舶机舱人员工作效率，其可行性和可操纵性高，实用性强；该感应照明装置还可用于其他行业领域，如矿业，地下工程作业；安全帽感应照明装置的价格低廉，生产成本低可实行大规模生产。

4.参考文献：

[1]王艳江.LED在船舶照明中的应用前景研究[D].大连海事大学,2016.

[2].人体红外感应照明灯具[J].电子制作,2003(09）