文 華中師范大學(xué)第一附屬中學(xué)高二（15）班 朱璋銘

電力、通信、路政等工程項(xiàng)目中，出于對(duì)施工人員及行人的安全考慮，施工方需將施工區(qū)域用安全警示裝置包圍起來。

我利用暑期社會(huì)實(shí)踐的機(jī)會(huì)，借助所學(xué)的電路知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下，完成了兼具聲、光和影像感應(yīng)功能的紅外電子圍欄的設(shè)計(jì)。

一、基本原理

利用紅外線光脈沖的發(fā)射與接收形成一個(gè)封閉的紅外光回路，當(dāng)光回路受外界干擾被打斷時(shí)，連接的信號(hào)裝置開始工作，發(fā)出聲音警報(bào)及光束警燈的報(bào)警指令，警燈閃爍，喇叭發(fā)出“請(qǐng)勿靠近”的聲音，并激活攝像頭拍照、錄像，記錄相關(guān)影像，直到施工人員關(guān)閉報(bào)警提醒，使系統(tǒng)恢復(fù)正常檢測(cè)狀態(tài)。原理如圖1所示。

圖1

二、方形擺放圖

將電子圍桿按不同的形式擺放，可形成不同區(qū)域的圍欄，圍欄內(nèi)外形成警示封閉區(qū)域。圖2為采用4根圍桿形成方形封閉區(qū)域的示意圖，其中圍桿的發(fā)送和接收模塊調(diào)整為90°夾角，相互對(duì)準(zhǔn)擺放。

圖2

三、部件構(gòu)成

紅外電子圍欄主要由底盤、底盤上的立柱、MCU控制器、光發(fā)射器、聲光報(bào)警器、攝像頭、微型存儲(chǔ)器、鋰電池等構(gòu)成，如圖3。

四、創(chuàng)新點(diǎn)

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，紅外電子圍欄可以圍成三角形、四邊形或不規(guī)則的多邊形，靈活多變。與傳統(tǒng)施工圍欄相比，紅外電子圍欄具備以下優(yōu)勢(shì)。

1.成品的電子圍欄單個(gè)立柱質(zhì)量?jī)H為5kg，且各部件之間用可拆卸螺母連接，其輕便度、智能化及紅外線感應(yīng)的靈敏度是傳統(tǒng)圍欄無法企及的。

2.改進(jìn)了現(xiàn)有電子圍欄的不足，增加了拍照和攝像功能，當(dāng)有人穿越時(shí)，MCU控制報(bào)警喇叭和紅色報(bào)警燈發(fā)出警報(bào)，同時(shí)通過攝像頭實(shí)時(shí)抓拍圖像，達(dá)到警示和記錄的作用，做到了“三管齊下”，降低意外發(fā)生的概率。

3.經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，紅外電子圍欄安全性能達(dá)標(biāo)，使用效果好，有較好的市場(chǎng)前景。盡管單個(gè)紅外電子圍欄的制作工序繁雜，耗時(shí)耗力，且成本偏高，但它可廣泛用于電力、通信、路橋、管道等施工場(chǎng)所，采取批量生產(chǎn)一定會(huì)極大地降低成本，有巨大的市場(chǎng)潛力。

圖3