电力警示地砖的制作方法

1.本实用新型涉及电力安全技术领域，特别是涉及一种电力警示地砖。


背景技术：

2.电力电缆经常需要在城市人行道路或广场的地面下方穿越埋设。但出于美观及保障行走通畅考虑，在现有的埋设电缆上覆盖用于通行的地砖后，往往难以竖立明显的电力标识，这样对市政施工需要的外力开挖就缺少明显的警示功能，造成电缆被意外挖断导致断电的事故时有发生。
3.为避免此类情况频发，保证城市供电安全可靠性，有必要设计一种适于在城市人行道路或广场上应用，不会影响行人通过且具有明显警示功能的地砖装置，力求可以降低电缆被意外挖断事故的发生频率。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种电力警示地砖。
5.本实用新型实现上述目的的一种技术方案是：
6.地砖本体，其表面上具有第一腔室和第二腔室，所述地砖本体被配置为与市政用地砖一起铺设于地面上，并覆盖于地面下埋设的电力电缆上方；
7.踩踏面板，设于所述第一腔室上方的所述地砖本体表面上，所述踩踏面板表面上设有荧光警示标识层；
8.压电陶瓷片，设于所述第一腔室中，并通过弹性发泡橡胶条与所述踩踏面板的下表面相接触；
9.电光源回路，设于所述第二腔室中，所述电光源回路设有充电电池和led灯；
10.开关电路板，设于所述第二腔室中，所述开关电路板上设有开关控制电路，所述开关控制电路分别耦接所述电光源回路和所述压电陶瓷片；
11.其中，通过所述压电陶瓷片感知由所述发泡橡胶条传递的来自所述踩踏面板上的踩踏压力所产生的信号，触发所述开关控制电路将所述电光源回路导通，使所述led灯得电产生外露的警示性发光。
12.进一步地，所述开关控制电路设有场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极耦接所述压电陶瓷片，所述场效应晶体管通过源极和漏极连接在所述电光源回路中。
13.进一步地，所述地砖本体的上表面上设有内凹的第一平台，用于支撑踩踏面板。
14.进一步地，所述第一平台的台面与所述地砖本体的上表面之间的高度差与所述踩踏面板的厚度对应。
15.进一步地，所述第一腔室与所述第二腔室之间通过凹槽相连通。
16.进一步地，所述发泡橡胶条穿过所述第一腔室与悬设于所述第一平台上的所述踩踏面板的下表面相接触。
17.进一步地，所述踩踏面板包括磨砂钢化玻璃踩踏面板。
18.相比现有技术，本实用新型具有以下优点：
19.(1)当有人踩踏到地砖的踩踏面板时，通过重力压迫压电陶瓷片，促使其发出一个脉冲电压信号而触发开关电路板上的场效应晶体管导通，使led灯珠发出短暂闪光，可以警示人们注意，特别是在夜间可起到明显的警示作用。
20.(2)可通过在踩踏面板上印刷“下有电缆”，“严禁挖掘”等文字及箭头等荧光标识，在白天和黑夜都能起到明示的提醒作用。
21.(3)在踩踏面板与压电陶瓷片之间设置具有弹性的发泡橡胶按压条，可以将来自踩踏面板的微小压力传递至压电陶瓷片，有效缩小了踩踏面板的变形下压行程，提高了触发场效应晶体管导通的灵敏度。
22.(4)采用压电陶瓷片作为触发电路导通的元件，不仅简化了控制电路，而且还具有不触发时电路几乎不耗电的优点。
23.(5)设置第一平台用于支撑踩踏面板，使得踩踏面板放置在地砖本体上时与地砖本体的上表面相平齐，防止对过往行人的行走造成阻碍。
24.(6)地砖本体外形尺寸可设计与现有市政地砖保持一致，可以地砖方式直接铺设于地面上，并可以方便互换，对行人通行不会造成妨碍，并在起到警示作用的同时，与周围环境保持了和谐统一。
附图说明
25.图1为本实用新型一较佳实施例的电力警示地砖的结构示意图。
26.图2为本实用新型一较佳实施例的地砖本体结构示意图。
27.图3为本实用新型一较佳实施例的电光源组件的结构示意图。
28.图4为图3中电光源组件的结构分解状态示意图。
29.图5为本实用新型一较佳实施例的电力警示地砖的电路原理示意图。
具体实施方式
30.为了能更好地对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体的实施方式对本实用新型进行详细的说明。
31.请参阅图1。本实用新型的一种电力警示地砖，可包括地砖本体1，踩踏面板5，以及电光源组件2等几个主要结构组成部分。
32.其中，地砖本体1可采用与常规市政用的地砖相同的外形尺寸，因而可像地砖那样与常规地砖一起直接铺设于地面上，并覆盖于地面下埋设的电力电缆的上方。这样，地砖本体即可与常规地砖一起形成地面道路等的表面支撑。
33.踩踏面板5设于地砖本体1的上表面上；并且，在踩踏面板5的上表面上还设有荧光警示标识层。
34.电光源组件2设于地砖本体1的上表面上，并位于踩踏面板5的外侧。电光源组件2可包括供电单元3和电光源4，供电单元3和电光源4都露出于地砖本体1的上表面。
35.请参阅图2。地砖本体1具有中空的腔体10。腔体10可用于容纳压电单元24(参考图5)和电光源组件2。
36.在一较佳实施例中，腔体10可设置为两个腔室，包括第一腔室8和第二腔室9。其
中，第一腔室8设置位于踩踏面板5的下方位置上，可用于容纳压电单元24；第二腔室9设置位于踩踏面板5以外的位置上，可用于容纳电光源组件2等。第一腔室8和第二腔室9之间可通过凹槽11形成连通，凹槽11可用于容纳压电单元24与电光源组件2之间的连接走线。
37.在一较佳实施例中，地砖本体1的上表面上可设有内凹的第一平台6；第一平台6可用于支撑踩踏面板5。进一步地，第一平台6的台面与地砖本体1的上表面之间的高度差与踩踏面板5的厚度对应，可使得踩踏面板5放置在地砖本体1上并容于第一平台6上时，踩踏面板5的上表面与地砖本体1的上表面相平齐，以免对过往行人的行走造成阻碍。
38.在一较佳实施例中，第一平台6的台面上还可设有内凹的第二平台7；第二平台7用于当踩踏面板5放置在第一平台6上时，使踩踏面板5的下表面与第二平台7的台面之间具有一定间隙，以便当踩踏面板5受到来自上方的踩踏压力(重力)时，能够利用与第二平台7之间的间隙而朝向下方变形，并对踩踏面板5下方处于第一腔室8中的压电单元24施加压力。
39.踩踏面板5处于不受力的自由状态下时，踩踏面板5的下表面与处于第一腔室8中的压电单元24相接触，但不会对压电单元24产生压力。只有当踩踏面板5发生向下的变形时，才会使压电单元24感知到压力。
40.请参阅图5。电光源组件2还可包括开关单元25。电光源组件2中的供电单元3可包括供电电源26；电源26用于向电光源4提供电能，并与电光源4一起形成于电光源回路23中。其中，开关单元25耦接压电单元24，电光源回路23耦接开关单元25。
41.当踩踏面板5受到踩踏时，将在压力作用下产生向下的变形，并将此压力传递至压电单元24。压电单元24感知到来自踩踏面板5上的压力时，将产生一个电压信号，并触发开关单元25在电光源回路23中导通，即使得电光源回路23导通，从而电光源回路23中的电源26得以向电光源4供电，使通过开关单元25形成导通的电光源回路23中的电光源4得电发光，并从地砖本体1上第二腔室9的开口上散发出来，从而利用电光源4的发光起到警示性作用。
42.请参阅图3-图5。在一较佳实施例中，电光源组件2可通过一个与第二腔室9对应的盒体12容纳于第二腔室9中。其中，电光源组件2中的电源26可包括电池或充电电池16。当电光源回路23导通时，可通过电池或充电电池16向电光源回路23中的电光源4供电。可在日常的电力巡检时，对电能不足的电池或充电电池16进行替换。
43.在一较佳实施例中，也可将充电电池16通过充电板18连接太阳能电池板13。太阳能电池板13被设置为露出于盒体12的上表面，即露出于地砖本体1的上表面，可在白天将光能转化为电能，并对充电电池16充电。充电电池16获得电能后，再在电光源回路23导通时进一步向电光源4供电。
44.在一较佳实施例中，开关单元25可包括场效应晶体管q1。例如，开关单元25可以是nmos晶体管。其中，nmos晶体管的栅极g连接压电单元24，nmos晶体管的源极s和漏极d连接在电光源4与充电电池16之间的电光源回路23中。
45.在一较佳实施例中，充电电池16可包括锂电池等。
46.在一较佳实施例中，压电单元24可包括压电陶瓷片。
47.在一较佳实施例中，电光源4可包括led(发光二极管)灯珠d1。
48.请参阅图3-图5。在一较佳实施例中，可将开关单元25设置在一个开关电路板19上。其中，开关电路板19上设有开关控制电路22，开关控制电路22耦接电光源回路23，开关
单元25设于开关控制电路22中，压电单元24连接开关控制电路22。例如，可将场效应晶体管q1设于开关控制电路22中，并位于开关电路板19上；将压电陶瓷片通过容纳在凹槽11中的导线连接开关控制电路22，并位于开关电路板19以外的第一腔室8中。
49.在一较佳实施例中，可将太阳能电池板13、充电板18和充电电池16自上而下设置在盒体12中，并将盒体12放置在第二腔室9中，同时使太阳能电池板13露出于地砖本体1的表面上。盒体12中，可通过盖板17将充电电池16与上方的充电板18和太阳能电池板13相隔离，将开关电路板19设置在盖板17上，并位于太阳能电池板13下方的充电板18的一侧位置上，将电光源4设置位于太阳能电池板13的一侧，并露出于地砖本体1的表面上。
50.在一较佳实施例中，还可通过设于盒体12中的隔板，将电光源4与盒体12中的其他元件相隔离。
51.在一较佳实施例中，盖板17可通过设于盒体12侧壁上的第一支架15水平安装在盒体12内，并将充电电池16隔离在盒体12的下部空间中。
52.通过在盒体12内设置盖板17和隔板，将设于盒体12中的太阳能电池板13、充电板18、开关电路板19、充电电池16及电光源4有机组合在一起。
53.在一较佳实施例中，在盒体12内还可设置用于安装及保护电光源4的第二支架20。
54.进一步地，第二支架20具有从侧面夹持电光源4的两个弹性臂；其中，两个弹性臂为水平的弧形，其一端固定在盒体12的内壁上，其自由端之间具有间隙。
55.进一步地，在第二支架20的两个弹性臂之间下方的盒体12底面上还可设置座孔，用于将电光源4的下端插入座孔中与之配合，并与第二支架20的两个弹性臂共同形成对电光源4的固定。
56.进一步地，在盒体12的侧面上还可设置用于走线的穿孔14。
57.在一较佳实施例中，盒体12还作为对其内部放置的各元件的散热结构。进一步地，地砖本体1的第二腔室9与下方地面相连通，可将盒体12上带有的热量通过地面引出。
58.请参阅图2。在一较佳实施例中，地砖本体1可采用常规地砖材料制作而成，并在地砖本体1上一体形成腔体10、第一平台6和第二平台7等结构。这样，地砖本体1可在生产市政用地砖时一并加工，使得本实用新型在使用时，地砖本体1与市政用地砖之间无论在外形尺寸还是色泽上都可协调统一，可直接铺设，且替换方便，同时又降低了本实用新型制作成本。
59.请参阅图1。在一较佳实施例中，踩踏面板5可包括磨砂钢化玻璃踩踏面板5。
60.进一步地，还可在踩踏面板5的上表面上印刷“下有电缆”和“严禁挖掘”等文字及表示电缆走向的箭头等荧光标识，以指示下有电缆或管道并标识走向，可起到明示的警示提醒作用。
61.在一较佳实施例中，悬设于第一平台6上的踩踏面板5的下表面可通过穿过第一腔室8进入第一平台6与第二平台7之间间隙的弹性元件与压电单元24形成接触。
62.进一步地，弹性元件可包括具有弹性的发泡橡胶按压条。
63.当有人踩踏到本实用新型的地砖本体1上的踩踏面板5时，踩踏压力将通过踩踏面板5传递至下面的发泡橡胶条，使发泡橡胶条压迫压电陶瓷片。压电陶瓷片受压后会发出一个脉冲电压信号，触发开关控制电路22的场效应晶体管q1导通，从而使电光源回路23导通，使得led灯珠d1发出短暂闪光，在夜间可以显著警示人们注意。
64.在一较佳实施例中，在太阳能电池板13的上表面上还可加以透明覆膜，以对露出于地砖本体1表面的太阳能电池板13进行保护。
65.经模拟验证，在清晨有轻微阳光且隔有一层玻璃窗状态下，负载为2个串联led。太阳能电池板13无覆膜状态下，输出电压为4.6v，输出电流约13ma。而当太阳能电池板13有覆膜状态下，输出电压为4.5v～4.6v，输出电流约12ma。输出电流差异不大，表明覆膜在对太阳能电池板13起到保护作用时，不会对太阳能电池板13的供电能力产生明显影响。
66.据此，也可在盒体12的上端上设置透明盒盖，作为透明保护面板，将太阳能电池板13和led灯珠d1同时覆盖并封闭在盒体12中形成保护。
67.请参阅图5，其显示本实用新型一较佳实施例的电力警示地砖的电路原理。如图5所示，以采用太阳能电池供电为例，本实用新型电力警示地砖的电路，包括开关控制电路22，耦接开关控制电路22的压电单元24(压电陶瓷片)和电光源回路23。
68.其中，开关控制电路22设有整流桥21，压电陶瓷片的两端与整流桥21的两个交流输入端相连；整流桥21的两个直流输出端中的正极与nmos晶体管的栅极g相连，整流桥21的两个直流输出端中的负极与nmos晶体管的漏极d和电光源回路23中的充电板18的负极共同连接，充电板18的负极与锂电池的正极相连；nmos晶体管的源极s与电光源回路23中的发光二极管d1的第一端相连，发光二极管d1的第二端与充电板18的正极相连，充电板18的正极与锂电池的负极相连。
69.进一步地，开关控制电路22还设有稳压二极管zd1。其中，稳压二极管zd1的第一端与整流桥21的两个直流输出端中的正极和nmos晶体管的栅极g共同相连，稳压二极管zd1的第二端与整流桥21的两个直流输出端中的负极共同连接至nmos晶体管的漏极d和充电板18的负极。
70.进一步地，开关控制电路22还设有电荷释放电阻r1。其中，电荷释放电阻r1的第一端与整流桥21的两个直流输出端中的正极、稳压二极管zd1的第一端和nmos晶体管的栅极g共同相连，电荷释放电阻r1的第二端与整流桥21的两个直流输出端中的负极和稳压二极管zd1的第二端共同连接至nmos晶体管的漏极d和充电板18的负极。
71.进一步地，充电板18还与太阳能电池板13相连接，以便对锂电池进行充电。
72.上述电路的工作原理是：
73.压电陶瓷片受压释放后，会产生一个脉冲电压。
74.脉冲电压经整流桥21整流后，将负半周的电压转变为正半周电压。由于稳压二极管zd1的存在，将电压钳制在了目标值附近，避免场效应晶体管q1进入深度饱和而大大延长关断时间。可以通过选择不同的稳压值(必要时配合电荷释放电阻r1)来调整场效应晶体管q1的关断时间。
75.经电压钳制后的触发电压，使场效应晶体管q1短暂导通(管压降例如约0.24v)，从而点亮发光二极管d1。
76.当有人踩踏地砖本体1上的玻璃踩踏面板5时，发光二极管d1即发出闪光信号，起到警示提醒作用。
77.设计上，充电板18在太阳能电池板13输入电压高于4.4v时，开始向锂电池充电，并可根据太阳能电池板13的电流输出能力，自动调节充电电流。
78.当作为输入电源的太阳能电池板13掉电时(夜晚或阴天时)，充电板18将自动进入
睡眠模式。此时的电流消耗小于3微安，可以忽略不计。在输入电源恢复时，充电板18会自动再充电。
79.充电板18和太阳能电池板13可采用市售商品充电板和太阳能电池板，有关使用说明可参考现有技术加以理解。
80.采用压电陶瓷片作为触发开关控制电路22的元件，具有下压行程可以很小，且不触发时电路几乎不耗电的优点。
81.经验证，采用太阳能电池板13规格为5v，60ma。以实验测得的12ma电流作为估算基础，设每天平均有效充电时间为7小时，则充电量为84mah。
82.采用led灯珠d1规格为1w，3.7v(约270ma)。设每次点亮2秒，每天500人次踩踏，消耗电量约为：
83.270ma
×
2s
×
500/3600s＝75mah。
84.计算结果表明，充电量大于耗电量。
85.由于中午时段的充电电流会大于估算设定值，所以充电量足够每天的耗电量。并且，锂电池始终处于小电流充电和短时间放电状态，所以基本不会出现电池过热的问题。
86.本实用新型结构简单，制作及使用成本低廉，警示效果明显，经久耐用。因此适于在电力系统广为推广使用。
87.本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求书范围内。