太阳能道钉的问题和发展(远达明)

上一篇 / 下一篇  2009-08-12 11:18:38 / 个人分类:中路社区     分享到:

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                                    深圳市远达明反光器材有限公司 肖毅进

上半篇:太阳能道钉之2004

  序言:该文章上半篇成文与2004年,发表于《国际公路安全研讨会论文集》,是作者对2004年以前的太阳能道钉的总结和思考,文章未做的任何修改,是为了使读者站在在时间长河的角度来看待太阳能道钉的生存情况,这样更加真实和生动。
  在当前国家实施的公路安全保障工程中,各种更有科技含量的交通安全设施得到了广泛的应用,对提高公路行车安全性,减少交通事故的发生发挥了各自应有的作用。实践证明,太阳能道钉在雨雾天气中以及在弯道处勾划道路轮廓、诱导驾驶员视线进而消除安全隐患方面起到了相当重要的作用。笔者愿借此机会说一下对太阳能道钉的了解。
  与普通反光道钉相比,太阳能道钉有两个最重要的特点:一是发光亮度大。普通反光道钉的反光亮度只有300-400个MCD,而太阳能道钉的发光亮度可达2000个MCD以上,是前者的6-7倍;如此高强度的光线可以在夜间穿破雨雾,安全有效地为驾驶员指导方向。二是主动发光,动态警示。太阳能道钉在晚上以某种频率闪烁,而人的视觉对变化更为敏感,所以其动态警示作用非常强。主动发光不仅可以最大程度上避免雨雾的干扰,而且可以脱离对汽车灯光的依赖,可视距离更远,效果更好。
  太阳能道钉的工作原理可以简单概括为:白天太阳能电池板吸收太阳光,把太阳能转化成电能,储存在储能器件(电池或电容)中,到了晚上,储能器件中的电能自动转化成光能(通过光电开关控制),通过LED发出亮光来勾画道路轮廓,诱导驾驶员视线。

  埋入式太阳能道钉                   突起式太阳能道钉
  太阳能道钉按照安装位置的不同可以分为埋入式和突起式,前者一般用在中线,后者一般用于边缘线。这是因为安装在中线的太阳能道钉对抗压性能要求特别高,为了解决这一难题,只好把太阳能道钉埋入地面,露出地面的只有5个毫米左右。而用在边缘线的太阳能道钉对抗压性能要求不是特别高,凸出地面依然能有效工作。
  太阳能道钉按照储能元件的不同又可分为电容式和电池式,前者的使用寿命可达五到七年,后者的使用寿命一般在一年到三年不等。
  因为埋入式太阳能道钉对路面破坏很大,而电容式太阳能道钉又成本太高,所以目前应用最多的还是凸起式电池太阳能道钉。因此,就以凸起式电池太阳能道钉为例,来探讨太阳能道钉的性能和应用。
  衡量一个太阳能道钉的性能应该从以下几个方面着手:
  1. 抗压性能。
  如果太阳能道钉不能承受一定的压力,在汽车碾压或冲击后就很容易碎掉,自然不能正常工作,所以抗压是太阳能道钉正常工作的一个基本条件。但问题是太阳能道钉本身是一个电子产品,包含有电子部分,想使得电子部分也有较高程度的抗压性能的确不是一件容易的事情,所以一般来讲太阳能道钉的抗压性能要比普通道钉差一些。目前交通部的技术要求是10吨。
  有效提高太阳能道钉的抗压性能的方法有几个:一是裸露在外面的太阳能电池板采用PC防弹材料,来增强电子部分的抗压能力;二是尽可能采用IC控制,以减少电子线路的体积,来降低电子部分所承受的压力;三是在壳体上设计一些加强筋,来分担电子部分所承受的压力。
  2. 密封性能
  如果太阳能道钉没有完全密封,那自然会渗水,渗水就会引起电路短路,后果也是灾难性的,所以一个合格的太阳能道钉密封性能也是必须过关的。
  提高太阳能道钉密封性能的方法有以下几个:(1)分离设计,LED灯罩和内部电路板采用隔离设计,即使LED灯罩坏掉,太阳能道钉内部依然保证不会渗水;
  (2)采用强力中性粘接材料,确保太阳能面板、LED灯罩和道钉壳体紧密粘接,中间没有任何缝隙。
  3. 亮度高。太阳能道钉主动发光,清晰勾画道路轮廓;相比于反光道钉,其很重要一个特点就是发光强度大。这项指标交通部要求是2000个MCD。
  4. 长期稳定工作。决定太阳能道钉寿命的一个重要因素是电池的寿命,所以电池的选择至关重要。目前市场上有两种类型的电池是可以参考的,一个是充放电500次以后,电池容量降低至50%;另一个是充放电1000次以后,电池容量降低至79%。
  电池寿命不仅要够长,而且要能够在较大的温度区间内正常工作。我们知道,电池内部是化学物质,如果温度太高或者太低,电池就无法工作,所以太阳能道钉的电池工作温度区间一定要符合实际使用环境的要求。国家交通部的要求是-10度到50度,但实际环境往往会超出这个范围,这就对电池提出了更高的要求。
  电池重要,电子线路也同样重要。电路板的设计一定要遵循简单有效的设计原则,不要人为地复杂化,因为多一个线路就多了一个出现故障的可能。电子元器件也要严格挑选,因为任何一个电子元器件出现问题都可能使得整个系统瘫痪。
  还有就是焊接问题,焊接必须牢靠,因为太阳能道钉天天承受着车辆的碾压和冲击,焊点一点点的松动都会导致线路松动和脱落。所以在选择焊枪和焊锡的时候一定要挑选高质量的产品,确保焊点牢固可靠,能长时间在相对“恶劣” 环境下工作。
  太阳能道钉还有一部分需要重视,那就是太阳能电池板。太阳能电池板直接吸收太阳能,并把光能转化成电能,可以说是太阳能道钉整个工作体系中的第一个环节;它工作效率的高低直接决定着太阳能道钉工作效率的高低。现在普遍应用的是单晶硅太阳能电池板,这是因为单晶硅太阳能电池板的光电转化率较高,大约为14%,能最大程度把太阳能转化成电能,以确保太阳能道钉工作时的能源供应。另外,太阳能电池板必须是高硬度,耐磨型电路板。太阳能电池板每天都要经受车轮的碾压磨损,如果强度不够,很容易磨花,进而影响太阳能电池板的转化效率。
  5. 电池匹配性能。
  在标准测试条件下放置8个小时,电池的额定容量应满足道钉正常发光72小时的需要;即使太阳光照度小于1000LX时,电池充电8个小时后,其额定容量应满足道钉正常发光12小时的需要。这一点也必须特别注意。如果电池匹配性能不好,在阴雨天气就会出现电池储存电能不足而导致太阳能道钉无法发光。这样一来,太阳能道钉就没有实用价值,就根本不能使用。电容式太阳能道钉的局限性就在于此。在标准测试条件下放置8个小时,电容的额定容量一般只能满足道钉正常发光12-14个小时的需要,所以说电容式太阳能道钉对实际使用环境的要求非常苛刻,不仅阳光要足够强,而且不能有连续阴雨天气,否则就难以正常工作。
  6. 环境适应性能。 太阳能道钉的使用环境是复杂多变的,温度、湿度可能是大相径庭。北方冬天温度很低,南方夏天温度又很高,西北地区昼夜温差又特别大,东南湿润,西北干燥,这些都会影响太阳能道钉工作是否正常,所以太阳能道钉的设计应该充分考虑到环境适应性能。
  目前交通部对温度的要求是-20℃到85℃的范围内,同时还要在20℃到60℃之间做三个循环试验,看其是否能够适应环境的要求。交通部对太阳能道钉湿热性能的要求是在45℃、相对湿度98%的条件下试验48个小时后依然能正常工作。
  太阳能道钉的环境适应性能是对其机械性能和电气性能的综合检验,涉及到结构设计、电路设计、电子器件性能等多个方面,甚至包括其生产工艺。这也就要求方方面面的工作都要做到位,才能保障太阳能道钉有较好的环境适应性能。
  以上是笔者对于太阳能道钉的一点认识,希望与各位同仁分享,不足之处,尚请批评指正。

[ 本帖最后由 远达明 于 2009-10-8 11:01 编辑 ]

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远达明与您共建安全之路 远达明 发布于2009-08-12 11:19:21

下半篇:太阳能道钉之2009

  上半篇主要介绍了太阳能道钉的一些基础知识,时间过去了五年,大家对太阳能道钉的认识更加深入。太阳能道钉安在路上还好吗?
  1 目前太阳能道钉的问题
  1.1 抗压不够的原因分析
  先看看一下几张照片吧:

图一                           图二

图三
  从照片上可以看到,安装在道路上的产品,抗压上面出了问题,产品要么被压碎(图一、图二),要么上下分离(图三),这实际上都是结构不合理造成的,结构不合理的两个主要表现是:
  1.1.1 内部空心
  大家不要只看是铝壳,就以为更抗压,实际上这些产品太阳能板下面是空心的。根本不抗压。

图四                             图五
  图四、图五是在试验室里做太阳能抗压试验的照片,当压倒8.1吨和8.9吨时,太阳能道钉发生断裂。甚至不如合格的塑料道钉抗压值,合格的塑料道钉抗压值是16吨。这种结构的太阳能道钉当然达不到交通部抗压10吨的要求了。一般的压力检测设备都能做。
  内部空心的危害还表现在LED灯罩上面,大家仔细看图一、图二的LED灯罩,都因为是空心而遭到破坏,接着LED本身就会遭到破坏。这一点又用什么来检测呢,
  这是我公司做的太阳能灯罩冲击仪器,工作原理我简单说一下:白板抽出后,钢球一米高度自由落体,垂直冲击太阳能道钉LED灯罩部分。看它灯罩坏不坏。


  1.1.2 错误的带钉脚结构

图五                                  图六
  我估计,对于图三大家看不清楚,结合者图五、图六看,容易明白一点。这种带钉脚的太阳能道钉,分为两部分,下部为带钉底座部分,如图五所示。上部为太阳能板、led以及灯罩部分,如图六所示。上下两部分用几个螺丝连接,目前大部分带钉脚太阳能道钉均采用这种结构。 当该种产品安装在路面,并用胶水固定时,实际上只是固定和粘接了太阳能道钉的下半部分,上半部分只是通过几个小螺丝固定到下部。
  这种结构的太阳能道钉最常发生的问题,就是上下两部分分离,因为在车辆碾压的过程中,几个小螺丝实在太单薄,力量太小,车子压几下,顶部就飞掉了,就是图三所示的情况。
  可能有人问,同不带钉脚的道钉比较,哪一个安装更稳定,依我的看法,不带钉脚的更稳定,不带钉脚的太阳能道钉,整个道钉都粘到的地面上,而这种带钉脚的道钉,顶部相当与用几个小螺丝固定到地上,你说那个更稳定?
  这种结构的太阳能道钉在市场上占多少比例?大家在谷歌图片上搜索一下就会看到,首页结果如下图所示:
     从照片上看到林林总总这麽多太阳能道钉,均为空心结构,为什么在这次《广发英雄帖,煮酒论英雄》中,只有深圳远达明和台湾世瑩公司敢去接帖,我丝毫不感到奇怪,从刚才的分析里,可以看出这些产品有硬伤。有致命的硬伤。如果生产这些产品的厂家看到我这份帖子,也希望你们能认真听取我的意见,毕竟大部分厂家都是电子厂出身,不懂得交通领域的特殊要求。今天我将太阳能道钉的认识全盘讲出来,因为我坚信:健康市场是大家共同营造的,大家好,才是真的好!
  1.2 伪反光
  首先将太阳能道钉做成主动发光和被动发光的国家是日本和韩国公司。这些国家的人们在安全设施上是精益求精的,他们对太阳能道钉苛刻的要求就:如果由于种种原因,太阳能道钉不能够工作,还可以用道钉反光的形式进行弥补,现在欧洲正在考量和制定太阳能道钉标准,我听说太阳能道钉也有反光性能要求。那么我们国内是什么情况呢?
考考大家的目测力,下面的太阳能道钉反光片有什么不同:

                   图八

                         图九
  图八的反光片是伪反光片,不反光的。图九的反光片是反光的。正宗反光模芯是在针型电铸母板上电铸出来的,精度非常高,而且母板用过几次以后,就要拆下来重新打磨,来保证反光模芯的反光度。这种针型母板在世界上也只有几个公司会做,国内一些小的电铸翻制厂是没有能力用针型母板来电铸的。这也就造成了看似反光片的产品,实际上不反光的情况。
  为方便用户分清真伪反光片,本公司还特制了一款“反光片鉴别”小手电,检测方法是,将太阳能道钉放在10米外,手拿一个小手电筒,将手电筒放在两眼之间,光线照射产品表面,来观察其是否反光。结果会一目了然的。

                                    “反光片鉴别”小手电
  2、突起式太阳能道钉的三要素: 抗压、抗高温、反光。
  综上所述,通过七年的实践与摸索,我认为突起式太阳能道钉的三要素: 抗压、抗高温、反光。
  这里我再强调一下,今天探讨的是突起式太阳能道钉的特点,而非埋入式太阳能道钉的特点,包括深圳远达明公司在内,国内外上对埋入式太阳能道钉(或称用于中线的太阳能道钉)的实践和认识还处在一个正在深化的过程中。我手头也有大量的资料,但是由于两种形式的太阳能道钉工作环境差异很大,要求也会不同,我会另起一文专门讨论这种太阳能道钉。
  3 太阳能道钉的发展和变化
  3.1 闪烁方式的变化
  早期的太阳能道钉大多数是闪烁的,当时的认识时:闪烁的方式更加醒目,但后来发现不是这样的,太阳能的闪烁让司机感觉到焦躁,不安,没有舒适感,大家可以看一段录像:
  http://www.56.com/u15/v_MzcwMjgwMjg.html
    http://www.56.com/u76/v_MzcwMjgwODk.html
录像中是闪烁的太阳能道钉,大家看后是不是感觉到特别闹心。
再看看下面的录像:
http://www.56.com/u50/v_MzcwMjc5NzU.html

  常亮的太阳能道钉是不是象夜明珠一样,美丽动人,让司机感到赏心悦目。
  所以现在使用常亮方式的太阳能道钉越来越多。
  3.2 有源太阳能道钉
  这也是太阳能道钉闪烁方式上的变化
  先看一段录像http://www.56.com/u16/v_MzcwMjQ3NzM.html
  让所有太阳能道钉同时闪烁,既美观有醒目,
  它的特点:
  1)所有道钉可以实现同步闪烁,道钉通过导线连接,电池、电路均可更换。道钉更抗压,稳定性更强,寿命更长。
  传统的太阳能道钉自成系统,独自完成光电转化、电能储存、led闪烁,刚才讲了由于太阳能道钉里面有太阳能板、电路和电池,所以抗压值很难做的很高,而且电池不能更换,道钉寿命也受到了影响, 有源道钉的特点就是将每一个太阳能道钉里的太阳能板、电池、控制电路集中起来,集中到一个控制箱内,一个控制系统有效控制距离可以为500米。太阳能道钉仅仅保留led和一个简单的稳压电路,只做显示用途,这样太阳能道钉内部就很简单了,抗压值也可以做到很高,能达到16吨了。它的另一个优点是,太阳能板是唯一的,非常适应在山区曲折、树木茂盛、地面阳光不充沛的道路上安装太阳能道钉。只需将一块太阳能板放在阳光充沛的地方即可。而传统的太阳能道钉则要求每一个太阳能道钉点都能够有充足的阳光。而这是不现实的。所以在这个领域,有源道钉具有不可替代性。有一点要强调的,用于路面的有源道钉,壳体最好用铸铝材质。

  一利必有一弊,这种有源道钉需要路面开槽、埋线和灌封,工程量大,对工程质量要求较高。
  3.3 无线控制、同步闪烁太阳能道钉
  这实际上是对有源道钉不足之处的改进和革新,
  它的特点:实现同步闪烁,又不破坏路面。 有效控制半径>50米。
  再看一段录像:
  http://www.56.com/u92/v_NDU1OTc1NDU.html

  无线同步道钉控制示意图
  无线同步太阳能道钉,由两部分组成,一部分是控制器,另一部分是道钉。
  虽然每一个道钉都有太阳能板、电池、控制电路和LED,但控制电路多了个接受模块,只有在接收到控制命令,控制电路才开始闪烁。而控制器的作用就是按固定平率发出控制命令。由于需要接受无线信号,道钉壳体只能使用塑料壳体,所以应用时要考虑具体的使用环境,不能使用在车流量太大的地方。

[ 本帖最后由 远达明 于 2009-8-13 17:08 编辑 ]
远达明与您共建安全之路 远达明 发布于2009-08-12 11:19:53
 3.4 隧道LED诱导道钉

  隧道LED诱导道钉实际上是有源道钉的一种,不同的是它应用的不是太阳能,而是隧道里的交流电。(因为隧道里没有太阳能)
  3.4.1技术产生背景
  随着平原区、丘陵区和各省市经济较发达的地区高速公路建设的逐步完善,高速公路建设的重点正逐步向山岭区和经济发展相对滞后的山区转移。长隧道和特长隧道也越来越多,隧道由于其呈隐蔽带状的结构特点,给交通行车环境带来了一系列的变化,特别是高速公路大交通量路段的长大隧道,安全形势十分严峻,曾因为安全问题造成了极大的损失。
  由于公路隧道属于封闭空间,交通空间有限、空气不易流通,所以原来的靠被动反光的道钉,在隧道内很快就会因空气油污,道钉表面集灰,而失去反光效果,所以必须以新的眼光看待隧道里的道钉,隧道led诱导就是在这样的背景下产生的。
  3.4.2应用
  大家先看一段录像
  http://www.56.com/u27/v_MzkxMjQ5OTI.html
  录像中显示的是LED道钉在隧道里的应用,它清晰地勾画出了道路的边缘和轮廓。隧道LED诱导道钉该装在什么位置呢?我们认为最好的方法是将其安装到隧道线槽通道的外侧。它有以下两点好处:
  1、LED道钉不再受车碾压,寿命增长,可在五年以上。
  2、连接LED的道钉导线,可以从线槽中传过。不用在路面切槽。

  另外,在LED隧道诱导道钉的闪烁方式上,有不同做法,有的用道路两侧道钉同步闪烁的方法,闪烁频率可以调节,有的用常亮的方法,依照我公司的经验,在直线段,常亮的方式司机感觉到最舒适,工程上也最简单,最可靠。没有必要简单问题复杂化。
  以上回顾了近几年太阳能道钉的发展情况,可以看到,随着大家对太阳能道钉的实践活动,认识正在逐步加深,如果把道路比作人,那么太阳能道钉又是一种什么药物呢,我想它应该是眼科里的一种药物,治疗近视、青光眼或白内障,太阳能道钉在夜间能让司机看的更远,在雨雾天的山区,能让司机更清晰的看到危险地路况,在油污的隧道里,能让司机更明确的看到模糊的路边缘,只要我们不断学习,认真总结,我们有理由相信太阳能道钉能够帮助道路减少安全事故。是司机朋友们安全行车的守护神。

[ 本帖最后由 远达明 于 2009-8-13 17:08 编辑 ]
冷眼看客的个人空间 冷眼看客 发布于2009-08-16 15:32:32
看来大家都是在等检测结果,没有结果之前,大家都不再争论了!
冷眼看客的个人空间 冷眼看客 发布于2009-08-18 17:50:55
给大家发一副图片,看看大家看完后的是什么样的心情:


1.jpg


这是韩国Miracle公司的网站首页。
最下面有一行文字,我给大家翻译一下:
警告:不要卖来自中国太阳能道钉,因为他们都是拷贝我们的,solarmarker 这款道钉在中国、韩国和美国都有专利。


看完这个 大家心情如何?内心有何触动?


什么时候我们才能在自己的网站上写出:
警告:不要买来自韩国或者其他国家的道钉,因为他们是拷贝我们的,我们的产品在全世界都有专利!









剪刀发布于2009-08-19 10:48:36
唉...
节节发布于2009-08-19 10:52:08
很令人震惊,无奈的讯息...
冷眼看客的个人空间 冷眼看客 发布于2009-11-11 21:54:43
希望太阳能道钉检测结果出来后,也验证一下远达明肖总的总结的这些经验正不正确。
节节发布于2009-11-19 09:16:11

公路媒人发布于2009-11-19 10:41:57

QUOTE:

原帖由 冷眼看客 于 2009-8-18 17:50 发表
给大家发一副图片,看看大家看完后的是什么样的心情:
35124
这是韩国Miracle公司的网站首页。
最下面有一行文字,我给大家翻译一下:
警告:不要卖来自中国太阳能道钉,因为他们都是拷贝我们的,solarmarker 这 ...
不知道这家公司在国内是否有业务,如果有,我倒是想和他们会一会,看看中国太阳能道钉怎么他们了?

[ 本帖最后由 公路媒人 于 2009-11-19 10:49 编辑 ]
天平发布于2009-12-28 15:51:23
该帖子的信息量非常大,写得非常好,把它顶上来,希望各位能关注!据我所知,公路媒人已经在开始找相关资讯了!

[ 本帖最后由 天平 于 2009-12-28 15:54 编辑 ]
节节发布于2010-01-26 11:40:23
公路媒人有新消息没有?
这年头太阳能产品越来越火,质量问题肯定是需要好好抓紧的
我来说两句

(可选)

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