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案例：山村路灯的设计
刘辉住在一个离小镇约25km的山村里。村子通往镇里的山路上有一座没有路灯的简易木桥,近期发生几起夜里到镇医院急诊的病人及赶集夜归的路人掉进河里的事故,村民们急切希望能在小桥边装上照明灯。刘辉在学习了通用技术课程后,决定为乡亲们设计路灯。刘辉与同学们就路灯的设计到实地进行了调查,并收集了与路灯设计有关的资料。
(1)夜晚急诊病人及赶集夜归的路人都要经过小桥,解决桥边的路灯照明很有价值。
(2)小镇靠本地小水电站供电照明,枯水季节经常发生停电。
(3)小桥位于山路中段,离山村和小镇都约12km;小桥位置地处河谷,晴天时阳光充足,常年风都比较大。
(4)全路段安装路灯投入太大,小桥不长,安装1盏路灯即可。其他路段相对平坦,可以暂不安装。
(5)路灯的供电方式有市电、蓄电池、风能和太阳能。经过实地调查和收集有关资料,刘辉和同学们对该路灯设计的价值、技术的问题和设计的条件及能力得到了进一步明确。刘辉向通用技术老师提出了自己的设想。老师向学校领导做了汇报,学校同意在设备、技术、资金上给予帮助。刘辉和同学们受到鼓励,他们成立了项目小组,决定把设计工作落到实处。项目小组为设计路灯制订了3个初步方案,并分别绘画了草图。
方案1:
从镇里架设交流供电线路,用220V交流电作路灯电源,用水泥柱作灯柱,人工开关路灯。
方案2:
用蓄电池供电,用直流12VLED(发光二极管)作光源,用光敏二极管控制,自动开关路灯,用水泥柱作灯柱。蓄电池送到小镇充电,多块蓄电池交替使用。
方案3:
用LED作光源,用光敏二极管控制自动开关路灯,用水泥柱作灯柱,采用风光互补供电装置提供路灯电源。
项目小组对3个方案进行分析、权衡和比较。
(1)采用方案1要架设一条交流电供电线,电线、灯柱投入要几万元,成本非常高。在枯水季节大多数时间水电站发电会受影响,存在经常停电的可能。
(2)采用方案2少了架设交流电线的投资,但因经常要将蓄电池送到小镇充电,比较麻烦,需要多块蓄电池,投资也不少。
(3)采用方案3风光互补供电装置,省去人工充电的麻烦,加上采用光敏二报管在晚上和白天自动开关路灯，安装调试好后不用人工管理。风光互补供电装置全类不到2000元，从建设成本和管理成本考虑比方案1和方案2好。
项目小组决定选用方案3.
项目小组对方案3进行了详细的设计、制作、安装和调试。试用了1个月后，村民们反映了一些意见。
（1)路灯在天完全黑时才开启，仍不安全，能否天未全黑就开启。
（2)对智能控制器和蓄电池的防水不够完善，雨水会飘洒到设备内，容易引起设备的损坏。
（3)该山区常有雷电，担心设备受到雷击。
（4)8m高的灯柱有被大风吹倒和被牛羊撞倒的可能。
（5)担心灯柱下面的智能控制器和蓄电池被盗窃。
同学们针对路灯存在的问题进行了检查、分析，并派人到县城向专家请教、学习，然后对自动开关路灯的设计进行了修改。
（1)重新调试了光敏二极管的工作点，使天还未全黑时，路灯就开启。
（2)改进了路灯的防水设备，使其不但能从上方防水，而且侧面也能防水。
（3)将灯柱下面的智能控制器和蓄电池改为安装在通风良好、防水完善的镀锌铁盒中并锁上。
（4)加装了避雷针。
（5)灯柱加装了高50cm、直径40cm的水泥墩，予以加固。路灯经过6个月试用，效果良好，晚上过小桥时再也不用担心掉到河里了，村民们十分满意（图2-13)，设计成果还由通用技术老师请学校领导、镇上技术服务站的张技术员、村主任及班里各小组代表等一起进行了评价，大家认为刘辉等同学的路灯设计不但具有技术价值、经济价值、社会价值，而且还体现了生态优先、绿色环保的意识。
