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挑战杯三等奖:光导照明系统实现室内“太阳浴”

来源:记者团 点击次数:398次 发布时间:2015-12-19 21:55:11 编辑:张笛扬 见习编辑 易若彤

  ■记者团 肖能


  高度超过两米、庞大的体积,冰激凌般的圆锥形状——这便是基于新型光纤的光导照明系统的外观。这个项目来自我校下一代互联网接入实验室,由刘德明教授指导,12级的张灵钰、褚冠宜、马晨旭、丁一航、周思民、何立伟、牛金涛、张笑杨等8位同学共同参与工作。在第十四届“挑战杯”中航工业全国大学生课外学术科技作品竞赛中,《基于新型空芯光线的太阳光柔性传导及照明系统》项目获三等奖。


“在一些室内难以获取太阳光的地方,比如地下室,隧道等等,利用我们这个系统可以把室外太阳光引入室内,在室内实现实时照明,还可以进行‘太阳浴’。”该项目团队成员、光电学院光电信息工程专业12级的丁一航介绍道。

 

当前照明技术依然主要依赖于传统电能,而电能则依旧依靠传统的化石能源,不符合绿色环保的要求。为了实现绿色照明,市面上出现了一些收集太阳光、利用太阳能照明的产品。但由于照明能力有限,效果并不是很好。项目团队成员就针对这些问题,对光纤和集光装置进行了创新性改造。

 

集光板上有多个透镜,以便尽可能多地增加采光量;而集光板由电路控制,可以像向日葵一样根据太阳在天空中的方位转动调整,以最大限度地接受太阳光的照射;圆锥形的设计是为了聚集太阳光,方便光线传播,且内壁镀有高反射率的光学薄膜,可以减少太阳光的损耗。而传导部分所使用的空芯光纤,是他们自行设计的。与市面上的光纤不同的是,空芯光纤可以最大限度地保证光的有效耦合与传播。“对于人体健康而言,一定的太阳光照射是有益于健康的。”丁一航在谈到太阳光的必要性时,这样说道。

 

相较于光伏发电能量的低转化率,该系统不涉及能量转换,可以充分利用和节约太阳能资源,而且能耗小。该系统除了实现实时照明外,还增设了蓄电的装置,以备夜晚的照明使用。光敏电阻感光产生反应,反馈到主控电路,然后主控电路下达命令,实现系统不同工作模式的转换——这边是系统 “阴晴检测”的工作流程。另一方面,照射的末端也设置了实时的监控与反馈,能够更好地调节当时的照明状态,实现最好的效果。

 

现阶段,我国隧道照明开支巨大。团队通过调研估算,以一条20公里的隧道为例,预计第一年节省的经费约为 300万元。而且,该系统已在多家企业试用,反馈较好。

 

从开始筹备至今,这个项目已经持续一年多了。队员丁一航感叹道:“一年以来,我们经历了校赛、省赛和全国赛,尽管有时有技术和非技术上的争议,不过总算是坚持了下来。”这个项目的各位成员来自不同的学院专业,但目标一致,各司所职,为项目的成功添砖加瓦。

 

机械学院机制专业12级的何立伟是这个项目的负责人,他回想这一年团队的努力时感慨万千:“在国赛时的这个团队实际上是经历了很多困难的,因为省赛之后,队长出国了。我们的国赛实际作品是重新做的一套。”不过,正是在克服这些困难的过程中,他们才更加团结,“在本科最后阶段收获了几个好兄弟。”何立伟欣慰地说到。

 

对于此次在“挑战杯”中的成绩,丁一航表示有所遗憾,“这次我们的现场展示并不是很成功。因为带过去的产品是第一代的,制作比较粗糙;现场演示解说时,我们对时间的控制和把握也不是很好。”但是,刘德明表示,就本科生的水平和他们实际上具备的条件来说,这个项目从校赛,省赛一路走来已经非常不错了。在比赛之后,何立伟反思道:“和其他团队互相交流之后,我觉得这次比赛在共同进步上的意义某种程度上是大于成绩本身的。”

 

据悉,这个项目的继续发展,交给了下一代互联网接入实验室。丁一航解释到:“尽管机器还有一些不完备的地方,但是希望实验室可以将它宣传推广出去,继续发展完善。”