城市智慧湖边警示路灯组合设计研究_唐畋畋.pdf

25大众文艺美术与设计一、组合设计组合设计是一种具有革命性的产品设计方式，它通过将多种不同的原理、技术、形态、产品的元素按照特定的规律进行有机地融合，从而实现更高层次的创新，为消费者带来更多的选择1。采用先进的技术和设计，将产品的各个部分有机结合起来，不仅可以满足不同的应用场景，还可以开发出更加先进、更有可持续性的功能，同时还可以有效地提高零件的再生利用率，有效地节约资源，减少对环境的污染，从而达到产品的可持续发展。四种组合设计方式都能带来显著的优势：（1）减少产品生产成本。复合型产品可以共用生产原料以及加工流，从而节省了生产时间和人力物力。（2）缩小产品体积。组合设计是将不同功能的多个产品融合成一个单一产品，避免了使用多个产品的烦琐性，提升了用户在使用感上的便捷性。2（3）优化产品功能。组合设计使一个产品具备基本功能之外增添了其他的附加功能，让产品的功能更加全面。（4）具有绿色设计思想。组合设计整合多个功能于一个产品，使用户减少了购买成本、生产商减少了生产成本。在产品设计中，常用以下三种组合设计法：1.产品功能组合。（1）将多种相似功能组合，使产品功能多样化。这也是更符合绿色设计思想的一种方法。（2）将多种功能结合在一起，构建出一个完整的产品。当两种毫不相关的功能组合成一个产品时，会产生一种新的解决问题方式。2.产品形态组合。（1）将一种或多种形态组合，在符合形式美法则及人机工程学的基础上进行创意叠加，并在此基础之上做出形变、重组等变化设计出一种新的产品造型。形态的组合设计可以提升产品造型艺术感，使产品外观更富于变化，增强了艺术感染力。（2）产品形态与功能的组合。形态是产品外在所表现艺术化与装饰化的审美特征，功能代表的是事物的使用价值，是产品设计中的必要条件，二者相辅相成、不可或缺。3.产品材料组合。在同一产品中需要将不同部件用以材料进行分割，这种组合方式为产品不仅在外观上增添了层次感，在使用感上也增加了触觉上的多样性。在大雾天气下湖边路灯达到警示行人的作用，需要结合空气湿度检测与3D投影技术来达到精准警备，所以需要采用功能组合的方式来进行创新设计。通过对多个因素的综合分析，我们提出了一套全面的、能够满足当前实际情况的、具有创新性和可行性的解决方案。经过精心挑选，我们得到了一系列优秀的、高效的解决方案。在大雾天气湖边警示这个问题中提取出两个相关元素大雾天气监测、湖边警示。通过列举法列举出大雾检测有关影响因素有：电子监控设备、空气湿度检测器、人、互联网天气预报；其次列举出湖边警示相关元素有：路灯、警示灯带、3D全息投影、路障；将得出的两类影响因素进行组合分析，得出一系列新的组合方案，将无效方案删除后，结果（如表1）所示。大雾检测元素湖边警示元素路灯警示灯带3D全息投影路障电子监控设备实况监测路灯实况监测警示灯实况监测警示投影灯空气湿度检测器空气湿度检测路灯空气湿度检测警示灯带空气湿度检测警示投影灯互联网天气预报互联网智能灯带互联网智能投影灯表1将大雾检测元素与湖边警示元素进行了正交组合，并从中发现出多种具有创新性与实用价值的解决方案，如表2城市智慧湖边警示路灯组合设计研究唐畋畋（济南大学,山东济南 250000）摘要：在中国大部分南方城市中，秋冬季多见大雾天气，可造成视觉可见度降低，容易引起一些不必要的安全隐患。其中，城市中的人造湖周围一般建设较少的障碍物，当雾气较大时，容易因为可见度低，而造成失足落水。针对这一问题，采用组合设计法对现有公共路灯进行再改造设计，通过对空气中的湿度进行检测，当满足大雾条件时，路灯自动开启警示灯带，用于警示行人，从而达到减少意外发生。关键词：产品设计；大雾天气；公共路灯设计；组合设计中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1007-5828(2023)04-0025-0326大众文艺所示。组合方案创新性分析可行性分析实况监测路灯不具备创新性已经应用空气湿度检测路灯具备创新性当前技术可实现实况监测警示灯不具备创新性已经应用空气湿度检测警示灯带具备创新性当前技术可实现互联网智能灯带不具备创新性已经应用实况监测警示投影灯具备创新性当前技术可实现空气湿度检测警示投影灯具备创新性当前技术可实现互联网智能投影灯具备创新性当前技术可实现表2从（如表2中）可以看出，有五种具有创新性并且具有可行性的组合方案空气湿度检测路灯、空气湿度检测警示灯带、实况监测警示投影灯带、空气湿度检测警示投影灯带、互联网智能投影灯带。由于其功能的局限性，空气湿度检测路灯无法发挥出应有的警示效果。对于空气湿度检测警示灯带这个方案来说，警示灯带增加电路成本，且缺乏观赏性。对于实况监测警示投影灯带这个方案来说，实况监测是人工识别，会有判断误差。对于互联网智能投影灯带和互联网智能投影灯这两个组合方案来说互联网天气预报具有信息误差性和滞后性，可能会造成错误警示。通过引入空气湿度检测警示投影灯，我们可以在原有的路灯的基础上增加监测和警示功能，同时又不占用其他空间。路灯是城市的重要基础设施，它们分布在道路和公园景区中，间距30-50米，由城市电网供电，一般电压为220V，因此，将其作为一种新型的照明技术，可以更好地保护环境，提高城市的安全性和可持续性。通过与路灯共享同一供电线路，不仅可以保证照明的基本功能，而且还能够给人工湖带来警示效果，从而有效地解决大雾天气下湖边安全隐患的问题。二、大雾天气下的城市人工湖环境分析（一）秋冬季大雾天气形成的条件及带来的视觉影响雾是一种常见的天气现象，其特征是大量的水滴和冰晶漂浮于地面上，使得能见度急剧减少。当大量的水蒸气被吸收并凝结在一起，就会形成一个完全的饱和状态。3当太阳的光线穿过水滴，它们就会被反射、折射，导致大多数的光线朝着不同的方向传播，最终形成一片洁白的雾气。正是由于雾将大部分色光全部反射，透过雾看远处的物体时，物体上所折射出的色光透过雾会大幅度减弱，雾越浓能透过的色光越弱，人也更难看清物体。（二）城市人工湖存在的安全隐患城市人工湖是一种特殊的自然形态，它们是经过精心设计、精心规划，从城市某一特定区域开发而成，既可以作为景观湖，也可以作为大型水库。人工湖主要功能有调节小气候，缓解局部“热岛效应”，丰富城市景观，打造生态平衡等作用。目前大部分城市的人工湖因考虑其整体设计上的观赏性不去设立护栏，从而增加了行人的危险概率。三、设计意义与目标（一）设计意义随着5G时代的发展，智慧路灯伴随着新型智慧城市的建设也步入一个快速发展阶段，城市的不断建设使得人们对生活环境的要求也越来越高，智慧路灯的功能也逐渐功能多样化。智慧路灯依据用环境的不同，将多种功能进行组合性设计装配，减少占用公共空间和生产制造成本，以及后续的维修成本，通过在一个产品内让不同功能的相互协调工作采用组合设计使产品模块化，提高产品的使用效率。智慧路灯不仅仅是单纯地将功能进行简单组合，是对使用需求分析后做出的一个整合处理，使各功能协同工作最大化的发挥产品性能。（二）设计目的在大雾天气下的城市人工湖存在很大的安全隐患，我国社会人口逐渐趋于老龄化，老年人口热衷于早起锻炼身体，通常在清晨的六点钟左右选择出门锻炼，冬季时早晨室外温度低，空气湿度大，极易形成大雾天气，使得可见度变低，时常会发生老人因晨练在公园失足落水的意外事件。设计目标在于，通过空气湿度检测技术实时检测空气湿度，当湿度达到饱和状态时，达到了满足大雾生成的条件，警示投影灯会开启形成一道警示光带，从而达到视觉警示作用从而提醒人们前方是湖水区域，避免了意外和危险的发生。使用安全性：智慧路灯作为一种公共照明设备，通常配备多种功能，安全问题首当其要。作为户外使用设备，在材质上要考虑其耐用性，必须具备抗腐蚀性和强韧性，同时外部的涂层材料要采用绿色环保型，对周边的自然环境起到保护作用。外形设计上，不采取尖锐化形态，避免市民靠近时发生碰擦伤害。功能表达明确性：警示路灯的核心功能就是起到警示作用，为确保路灯的警示功能可以提醒到每一位市民，在路灯设计时，应结合人机工程设定学警示投影灯的合适摆放位置，并参考市民的平均身高来决定投影灯的高度，让警示效果达到最佳。警示投影灯的颜色需要选择使用视觉冲力大，给人达到醒目效果，使人们在看到警示灯亮起时，瞬间接收到警示信息。如图，警示投影灯设定在路灯偏下位置，并采用红色的灯光效果。通过对用户的反复调研，得出最适用的功能设定。产品智能性：智能产品已经普及到日常生活的方方面面，智慧路灯作为城市化发展的一大趋势，将物联网技术应用于智慧路灯可以使路灯的功能更加具备智能性，给市民提供更加的服务体验。智慧路灯顶部的湿度检测器加上传感器系统对空气湿度进行监测并进行数据记录，提升了气象记录工作的效率，警示功能更佳精准，同时顺应了当下信息化时代发展的要求。四、技术设计（一）空气湿度检测方法在大气湿度测量中主要有以下几种湿度测量方法：（1）18世纪的发明的干湿球法已经发展到今天，它不仅是目前最先进的湿度测量技术，而且在近代仍然是高频率使用方法。该方法 必须在湿球附近风速达到2.5m/s以上，对环境要求比较高。（2）毛发测量法是一种简单有效的气象测量方法，它利用毛发孔隙吸附水蒸气而产生的长度变化美术与设计27大众文艺来检测空气湿度，在气象领域得到了广泛的应用。在气象测量领域应用很广。（3）湿度传感器法：一种能够感应出气体中水蒸气含量，并转换成可输出信号的传感器，响应速度快，智能化程度高，可应用的场合多。通过微波技术，可以快速准确地测量物质中的水分含量，这种方法具有响应时间短、操作简单、可以实现在线监测等优点。通过近红外测量法，我们可以精确测量水分子的含量。4（二）全息技术全息技术是一种“无透镜”的两步成像法它能在感光胶片上同时记录物体的全部信息即物体光的振幅和位相6。全息技术具有以下四个特点：（1）全息图可以捕捉物体的三维立体形态，它能够清晰地展示出物体的相位信息，并且具有显著的视差特性。5（2）全息图记录的是物体与参考物之间的干涉条纹，因此具有不可分割的特性，使其成为不可破坏的存在。（3）可在不相互干扰的情况下，同时展示多个图像。（4）通过调节激光波长，可以大幅度改变全息图的尺寸，从而实现放大或缩小的功能。6（三）空气湿度检测技术与路灯的组合对路灯与哪种空气湿度检测技术组合较为合适进行分析。1.路灯作为城市户外公共照明设备，使用场景多样，对于干湿球法湿度测量显然达不到环境要求。只适合某些特定环境。2.由于路灯作为一种重要的照明设施，其对空气湿度的监控能力有限，因此，为了节省人力，我们建议采用无须频繁调试的方法，而且，当空气湿度低于30%时，毛发也可能失去对湿度的敏感性，因此，这种方案并非最佳。3.湿度传感器是非密封性器材，这一点非常适合在室外使用，并且智能化水平高，信息传播速度快，非常适合用于室外使用。4.微波湿度检测法多用于泥土、水泥、等建筑材料中的水分检测，不适用与空气中的水分检测，所以此方案不选择。5.近红外测量法易受周围环境影响，不具备稳定性，需要特定的使用环境。7通过对各种不同的空气湿度检测技术对比，结合湖边路灯的特定的使用环境以及路灯的结构特点，采用以下的方案设计：在路灯的顶部安装湿度传感器装置，随着空气流通的过程，监测空气中的湿度变化，对空气的湿度变化实时监测,监测湿度达到警备条件后，路灯将自动开启全息警戒灯，开启警戒状态。五、路灯造型设计湖边路灯不仅是作为公共照明设施，也是城市形象的重要代表之一。8在产品造型设计时，考虑到路灯的使用环境，同时兼顾到空气湿度检测装置的安装，路灯的形态应贴近自然，为突与空气湿度有关，在路灯造型设计时，在满足功能部件组装条件的基础上对路灯外形运用了仿生设计，将路灯的造型借鉴蘑菇的形状，造型方案如图2所示。图1图2结语运用组合设计法进行思维发散，得出来多种解决在大雾天气下的城市人工湖安全隐患问题的新方案，将各种解决方式进行组合分析，确立出湿度传感器装置和全息投影灯结合路灯的方式来解决问题，最终得出具体的解决技术方案与产品造型，新的路灯设计方案可为解决大雾天气下城市人工湖边安全隐患问题提供设计参考思路。参考文献：1任刚,唐红科.功能组合