摘要：测绘、摄影过程中经常需要架设三脚架，用以稳固仪器。如果架设不稳或受外力冲击导致三脚架连同仪器摔倒，很大可能性会摔坏仪器，造成可观损失。对此，本文提出了一些设想，在测绘、摄影仪器的三脚架上设计一套安全气囊系统，当三脚架倾斜到预定值被判定要摔倒时，安全气囊弹出，自下而上呈环形展开，形成弹性气垫包裹住仪器，缓冲并吸收三脚架倒地时仪器与地面的碰撞力，即可避免仪器不必要的摔伤损坏，极大程度地提升安全性能，延长仪器使用寿命。
关键词：三脚架；气囊系统；资产全寿命周期管理
1.引言
近年来，随着我国电网建设快速发展，资产规模迅猛增长，设备智能化水平不断提高，传统的资产管理方式存在问题逐渐显现，如设备寿命短、使用效率低、维护成本高等。2013年开始，国家电网有限公司转变管理观念，创新管理方式，全面推进资产全寿命周期管理工作，逐步建立了横向协调、纵向贯通、目标统一、运转流畅的资产全寿命周期管理体系，实现资产的全过程、精益化管理。
邯郸慧龙电力设计研究有限公司积极响应国家电网有限公司号召，以提高资产使用寿命为重点，降低资产全寿命周期成本为目标，全面加强基础管理，积极探索，科学创新，因地制宜，务求实效，推进资产全寿命周期管理向一体化、标准化、流程化方向发展。测绘、摄影仪器三脚架防摔安全气囊保护系统（以下简称：气囊系统）是慧龙公司推进资产全寿命周期管理工作中的一项创新发明，结构简单，技术先进，安全可靠，能够有效保护测量仪器和摄影仪器的安全，特别是价格昂贵的精密仪器，延长仪器使用寿命，是将国家电网有限公司资产全寿命周期管理理念延伸、落地的一项有效技术手段。
2.设计意图
在测绘和摄影过程中经常需要架设三脚架，用以提高测绘和摄影仪器的稳定性。然而，在实际使用过程中，如果架设不稳或受外力冲击，由于目前的三脚架均没有设置任何防护措施，很容易导致三脚架连同架设在上面的仪器一同摔倒，很大可能性会摔坏仪器。通常测绘仪器和摄影仪器均较为昂贵，一旦损坏，会造成极大损失。如果能够在三脚架摔倒时有效保护仪器，使其减轻伤害，即有很大可能挽回这项损失。
3.设计方案
在测绘仪器、摄影仪器三脚架顶部，加装一套电子安全气囊系统。在三脚架架设不稳或受外力冲击导致倾斜到预定值时，安全气囊弹出，自下而上呈环形展开，形成弹性气垫包裹住仪器，缓冲并吸收三脚架倒地时，仪器与地面的碰撞力，有效保护仪器安全。（如图1和图2所示，其中：1.气囊系统外壳；2.弹出气囊；3.气囊喷射口；4.测绘、摄影仪器。）
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图1 气囊系统待机监测状 图2 气囊弹出示意图
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4.系统结构
该气囊系统由气囊系统外壳、气囊组件以及电子控制装置三部分构成。（如图3、图4所示，其中：1.气囊系统外壳；3.气囊喷射口；1-1.夹层内腔。）
气囊系统外壳的顶部外圈边缘环绕设置气囊喷射口，气囊系统被激发时，气囊从喷射口自下而上呈环形向上喷出，夹层内腔用于安装设置气囊组件和电子控制装置，外壳中间孔洞供三脚架的安装螺丝穿过拧紧到仪器上。测绘、摄影作业时，可根据仪器贵重程度、作业时间风力、仪器架设地点的安全程度等因素，选择是否为三脚架配备安全气囊保护系统。
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如图3 气囊系统外观示意图
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如图4 气囊系统剖视图
气囊组件由安全气囊、点火器和气体发生器组成。安全气囊由防裂性能好的聚酰胺织物制成，它是一种半硬的泡沫塑料，能承受较大的压力，可减少气囊充气膨胀时的惯性力，内部涂有复合涂层保证其密封性。安全气囊具有收缩和展开两种状态，在待机监测时处于收缩状态，被触发时迅速展开。可根据三脚架和仪器型号、大小不同，设计多种型号的气囊用以保护仪器。点火器的作用是引燃气体发生剂颗粒，使气体发生器迅速产生足够体积的气体充入气囊。
电子控制装置由传感器、中央控制器、驱动电路和电源组成。传感器由陀螺仪和加速度计组成，陀螺仪用来测量物体的位置、移动轨迹，以判别物体的运动状态；加速度计用来测量载体的运动加速度。陀螺仪和加速度计组合使用，就可以精确地监测三脚架的实时运动状态，不断将状态信息发送给中央控制器，供其综合分析后判断三脚架是否面临要摔倒的风险。中央控制器用于接收并分析传感器提供的三脚架运动信息，实时监测其是否存在摔倒的风险。驱动电路为触发电路，根据中央控制器的信号来启动点火器。电源用于为整个电子控制装置提供电能来保证气囊系统正常运转，优先选用可反复充放电的蓄电池；也可以选用太阳能蓄电池，在三脚架周围加装太阳能电池板，为太阳能蓄电池充电。电源具有开启和关闭两种状态，架设好三脚架启用气囊系统待机监测时开启电源，测绘、摄影作业完毕后关闭电源。
5.工作原理
三脚架架设完毕后，将三脚架安装螺丝穿过气囊系统中间孔洞，拧紧到测绘、摄影仪器上。打开气囊系统电源，使其处于工作状态。陀螺仪和加速度计实时将三脚架运动状态信息发送给电子控制装置，供其判断三脚架是否面临要摔倒的风险。当电子控制装置接收到三脚架的运动状态信息达到预定值的数据后，认为三脚架马上要摔倒，由驱动电路启动点火器引燃气体发生剂，使气体发生器产生大量气体灌入安全气囊，气囊在瞬间突破喷射口并展开，自下而上呈环形弹性气垫包裹住仪器，使三脚架倒地瞬间仪器与地面的碰撞力得以缓冲和吸收，起到保护仪器的作用。
6.结语
邯郸慧龙电力设计研究有限公司围绕国家电网有限公司全寿命周期管理理念，坚持以需求为导向，结合勘察设计工作特点开展优化创新，改良测绘、摄影装备技术。测绘、摄影仪器三脚架防摔安全气囊保护系统，设计方案科学合理，智能化程度高，安全性能良好，可有效保护测量仪器和摄影仪器的安全，提高仪器使用寿命，降低仪器全寿命周期成本，助力电网高质量发展。
论文作者:郭岩
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：脚架论文; 气囊论文; 仪器论文; 系统论文; 安全气囊论文; 寿命论文; 周期论文; 《电力设备》2019年第22期论文;