象限儀在高桿燈照射范圍調(diào)整中的應(yīng)用

趙俊杰 張晨

摘 ?要：為了精準(zhǔn)、高效進(jìn)行高桿燈照射范圍調(diào)整工作，此項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員受象限儀工作原理啟發(fā)，基于原有高桿燈照明燈具照射范圍調(diào)整工藝，設(shè)計(jì)并制做一種高桿燈照射范圍調(diào)節(jié)裝置。此裝置主要由連接桿、刻度盤(pán)、重錘、前瞄具、后瞄具、轉(zhuǎn)軸、縱手柄和橫手柄幾部分構(gòu)成。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員明確了自制象限校正燈具照射角度的新方法，全部操作共分三步進(jìn)行：一是在高桿燈照射范圍并無(wú)明顯明暗邊界的前提下，確定其理想照射范圍;二是操作人員通過(guò)手持本裝置在地面測(cè)得燈具理想俯仰角度;三是在燈盤(pán)將至地面后，再次通過(guò)本裝置，將上述理想角度精確實(shí)現(xiàn)到燈具調(diào)整操作中。通過(guò)使用此裝置、此方法，實(shí)現(xiàn)了高桿燈照射范圍調(diào)整的一步到位，解決了以往調(diào)整燈具過(guò)程只憑感覺(jué)、無(wú)據(jù)可依的難題，節(jié)省了以往調(diào)整過(guò)程中反復(fù)升降燈盤(pán)所耗費(fèi)的大量時(shí)間，最大程度發(fā)揮了高桿燈的作用。通過(guò)此方法調(diào)整后的高桿燈，既保證了作業(yè)區(qū)域照明效果，又不對(duì)其他工作人員或行人造成干擾，實(shí)現(xiàn)了高桿燈光源照明效果的最優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：高桿燈 象限儀 照射范圍

引言：

高桿燈一般是指15米以上由鋼制錐形燈桿和大功率組合燈架構(gòu)成的照明裝置，主要由光源、燈盤(pán)和燈桿三部分組成，廣泛用于碼頭、貨場(chǎng)等地點(diǎn)。在高桿燈實(shí)際使用過(guò)程中，如果高桿燈照射范圍過(guò)小，不能充分發(fā)揮高桿燈照明作用，造成資源浪費(fèi);但如果一味加大高桿燈照射范圍，則會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)光投射方向與垂線(xiàn)的夾角過(guò)大，會(huì)影響周?chē)煌ò踩驅(qū)ぷ鲄^(qū)域內(nèi)值班人員造成干擾。因此，高桿燈照射范圍的精確調(diào)整，成為其最大程度發(fā)揮作用的關(guān)鍵。

受高桿燈結(jié)構(gòu)所限，光源俯仰角度的每一分變化都會(huì)對(duì)照射范圍產(chǎn)生較大影響。在以往的高桿燈調(diào)節(jié)工作中，作業(yè)人員將燈盤(pán)降至地面后，只能憑靠感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)調(diào)整燈具的俯仰角度，調(diào)整后無(wú)法即時(shí)驗(yàn)證其俯仰角對(duì)應(yīng)的實(shí)際照射范圍。當(dāng)燈盤(pán)升至最高處后，如發(fā)現(xiàn)其照射范圍仍存在偏差，便只能再次降下燈盤(pán)降進(jìn)行重新調(diào)整。高桿燈燈盤(pán)通過(guò)燈桿根部外接專(zhuān)用電機(jī)帶動(dòng)升降，每升降一次需30-60分鐘，反復(fù)升降調(diào)整需要消耗大量時(shí)間，并且對(duì)高桿燈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用壽命造成影響。為提高工作效率，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，特提出一種基于象限儀原理的高桿燈照射范圍裝置及其使用方法。

一、技術(shù)方案

1、象限儀的設(shè)計(jì)與制作

象限儀又稱(chēng)地平緯儀，最初起源于古代天文觀(guān)測(cè)，用于測(cè)量天體高度角。本項(xiàng)目基于象限儀原理，根據(jù)高桿燈照明燈具照射范圍調(diào)整工作工藝，設(shè)計(jì)并制作專(zhuān)用工具。此工具為自制象限儀，由瞄具、角度盤(pán)、重垂、連接桿以及手柄等部分組成，如圖1所示：

2、使用方法：

1、確定理想照射范圍

高桿燈照射范圍雖無(wú)明顯的明暗邊界，但經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際勘查，仍可以按照光源對(duì)人眼的刺激程度分為“強(qiáng)光區(qū)”和“較弱光區(qū)”。如圖2所示：

為了驗(yàn)證其光強(qiáng)效果，設(shè)計(jì)人員夜間戴墨鏡于高桿燈照射范圍內(nèi)反復(fù)移動(dòng)并觀(guān)測(cè)燈具，發(fā)現(xiàn)人眼是否對(duì)高桿燈光線(xiàn)產(chǎn)生強(qiáng)烈刺感，取決于光線(xiàn)是否直接從光源射入人眼。由此可得出，如圖2所示，“強(qiáng)光區(qū)”范圍即為燈具燈泡與燈罩上沿連線(xiàn)延長(zhǎng)線(xiàn)以?xún)?nèi)的照射區(qū)域，而該區(qū)域外雖然也可獲得照射，但其光線(xiàn)來(lái)源于燈罩內(nèi)壁反射的光線(xiàn)，因此相對(duì)較弱。因此，高桿燈的理想照射范圍的邊界，即燈泡與燈罩上沿連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)。

2、確定燈具理想俯仰角度

操作人員站在理想照射范圍邊界，左手握住裝置縱手柄，右手橫臥橫手柄，不斷調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸角度，通過(guò)瞄具看向高桿燈光源。當(dāng)視線(xiàn)透過(guò)后瞄具，在前瞄具的圓框內(nèi)與光源重合，此時(shí)重垂線(xiàn)指示的刻度盤(pán)角度即為調(diào)節(jié)該燈具的理想角度。

3、基于理想角度調(diào)整燈具

在地面測(cè)得理想角度后，即可將該角度用于燈具調(diào)整驗(yàn)證。當(dāng)燈盤(pán)下降至地面，調(diào)整燈具角度后，左手握住裝置縱手柄，右手橫臥橫手柄，通過(guò)手柄不斷調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸角度，視線(xiàn)透過(guò)后瞄具，沿著燈罩上沿，在前瞄具的圓框內(nèi)與燈泡下沿重合。如果此時(shí)裝置重垂所指角度與之前測(cè)得理想角度一致，則燈具調(diào)整到位;如不一致，則需對(duì)燈具角度進(jìn)一步調(diào)整，然后按上述方法驗(yàn)證，直至此角度與步驟二中測(cè)得的理想角度一致。通過(guò)此方法，可以在地面把測(cè)得的理想角度準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)在燈具上。

二、主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

1.將自制象限儀應(yīng)用于高桿燈照射范圍調(diào)整，解決了以往調(diào)整燈具只憑感覺(jué)、無(wú)據(jù)可依的難題。

2.通過(guò)實(shí)地勘察分析，確定了高桿燈照射范圍是否恰當(dāng)?shù)慕缍?biāo)準(zhǔn)，為此項(xiàng)工作提供了參考依據(jù)。

3.制定了燈具角度調(diào)整時(shí)運(yùn)用自制象限儀校正的新方法，確保理論角度的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。

三、結(jié)束語(yǔ)

目前該設(shè)計(jì)應(yīng)用于秦皇島港煤四期堆場(chǎng)高桿燈維修中，在其堆場(chǎng)LT17/18/19/20/21/22高桿燈利用新裝置、新方法完成了照射范圍調(diào)整工作，單臺(tái)高桿燈調(diào)整時(shí)間由原來(lái)的120分鐘左右降至60分鐘左右，維修效率提升了一倍，且避免了反復(fù)升降燈盤(pán)對(duì)高桿燈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)造成的不必要影響，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了高桿燈光源投射范圍利用程度最大化。本設(shè)計(jì)可以在各類(lèi)高桿燈使用地點(diǎn)進(jìn)行推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁晨.關(guān)于港口固定式高桿照明燈的改造技術(shù)分析[J].天津市南港工業(yè)區(qū)港務(wù)有限公司.2005.02：47-51

[2] 石聽(tīng)安.高桿燈總體設(shè)計(jì)概論[J].燈與照明.2003.27（1）：13-16

[3]梁富文.高桿燈燈桿設(shè)計(jì)的力學(xué)分析[J].機(jī)電工程技術(shù).2013.42（5）：114-116

[4] 王巍、鄭立評(píng)、朱建杰，等.基于MSP430F6638的數(shù)字象限儀設(shè)計(jì)[J].火炮發(fā)射與控制學(xué)報(bào).2016.37（4）：77-81

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