带移动基站的登山杖技术分析研究

曹峰 江雪

【摘 要】登山杖作为登山、徒步等户外活动的必备工具，在其本体方面做创新的实践探索也逐渐出现。带移动基站的登山杖的主要应用场景是在户外极限运动时出现的信号差或无信号的条件下，面对危险环境或紧急情况下可以为用户最大限度增强手机等通讯设备的信号，并能利用自身携带的SOS信号发射器进行备用信号发送。除此之外，此类登山杖还能满足在极限环境下提供自发电功能。此设计方案具有节能、经济、功能齐备等特点，可为户外运动者和工作者带来很大的方便。

【关键词】登山杖；移动基站；石墨烯；增强信号

登山杖可以为户外登山穿越活动带来很多的好处，如提高步行的稳定性，减轻腿部的负担。根据研究，行走时使用登山杖可以减轻至少22%施予腿部和膝盖等肌肉关节的力量，让腿部感觉更舒服，而同时使用两支登山杖能够提供较好的平衡性。而现在市场上对于登山杖的使用局限于以上方面，对于登山杖的其他价值的开发少之又少，在中国知识产权局网站以“登山杖”为关键字进行检索发现对于登山杖的研究并没有出现较前沿的技术和明显的发展势态，在登山杖求救等辅助功能方面几乎处于空白。

目前，常见的登山杖由杖杆、杖尖、把手、腕带、滑雪圈和避震系统组合而成，在无信号的探险环境中，登山者遇到极端天气或者涉险时，由于户外无信号，求救非常困难。近年来，随着登山户外事业的快速发展，其安全问题已成为政府和行业机构关注的焦点，每年登山户外运动事故数量却依然高居不下，而发生事故的原因大多数是因为在偏远的山区没有通讯设备或者户外通讯设备没有信号，从而很难对外界发起求救信号，造成人员伤亡。

关于此登山杖装置的原理以及结构设计及材料选择是此物品的核心。登山杖本体首先要具有基础登山保护功能的条件，这就要求将登山杖本体做成空心结构，以便于内部收纳锡箔反射伞，目前石墨烯材料是本体及后面光转电功能实现的最佳材料。石墨烯作为目前科学界发现的第一个二维晶体，石墨烯是最轻薄且最坚硬的物质，它只有一个碳原子的厚度，比人类的头发还要细100万倍。它比钻石坚硬，断裂强度是钢材的200倍。同时它的弹性和延展性也十分出彩，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%，石墨烯几乎是透明的，具有优于铜的超导电性。根据石墨烯的物理性质可将其应用在登山杖本体上，它能够迅速聚集太阳能，将光能转换为电能，为电池充电，能够保证移动基站的持续用电及紧急用电需求。但石墨烯的成本较大，是否能用其他材质替换或仅用原材质进行加固处理还有待研究。

一种带移动基站的登山杖，包括移动基站和登山杖本体，登山杖本体包括把手、杖杆和杖尖；在把手与杖杆的头部铰接处配置有开关安装端，开关安装端上设有一键式按钮，一键式按钮中设置有蓝牙模块；移动基站固定于开关安装端，通过点击开关安装端上的一键式按钮启动移动基站。登山杖上设置有开关安装端，在开关安装端上固定基站，并在开关安装端上设置一键式按钮以及蓝牙模块，通过一键式按钮开启基站，基站能够增强移动信号，在登山者涉险且移动信号不好时，可以通过登山杖中的蓝牙模块连接手机中的蓝牙模块，通过手机发送求救信号，解决了目前无信号求救的问题。

本移动基站登山杖包括移动基站和登山杖本体，包括把手、杖杆和杖尖，把手与杖杆的头部铰接，杖尖与杖杆的尾部固定连接；在把手与杖杆的头部铰接处配置有开关安装端，在其上又设有一键式按钮，其中设置有蓝牙模块，与手机中的蓝牙模块通信连接；移动基站固定于开关安装端，通过点击开关安装端上的所述一键式按钮启动所述移动基站。当登山者遇到极限天气或者涉险需要求救时，可以按下一键式按钮启动移动基站来增强山上的信号，此时，一键式按钮中的蓝牙模块与手机中的蓝牙模块连接，手机开始发送求救信号，并利用手机功能定位。

其中，移动基站撑开为伞面状，移动基站伞骨的把手与开关安装端伸缩连接，在移动基站伞面外侧涂有太阳能涂料，在移动基站伞面内侧涂有锡箔材料，还设置有电池，该电池为石墨烯电池，为基站供电。将移动基站设计为伞面状，并在移动基站伞面外侧涂有太阳能材料，能最大限度的接收太阳能；在移动基站伞面内侧涂有锡箔材料，能够聚集、增强电磁波信号；采用石墨烯電池，能够迅速的聚集太阳能为移动基站供电。

杖杆由多节构成，每相邻两节之间通过位于伸缩节点处的伸缩机构伸缩连接，杖杆的长度可通过伸缩结构进行伸缩调节。

此种带移动基站的登山杖，在登山杖上设置开关安装端，在开关安装端上固定移动基站，并在开关安装端上设置一键式按钮以及蓝牙模块，通过一键式按钮开启移动基站，移动基站能够增强移动信号，在登山者涉险且移动信号不好时，可以通过登山杖中的蓝牙模块连接手机中的蓝牙模块，通过手机发送求救信号，解决了目前无信号求救的问题；在移动基站伞面的外侧涂有太阳能涂料，能够接收太阳能，使用太阳能为电池充电，进而为移动基站供电；在移动基站伞面的内侧涂有锡箔材料，能够聚集和增强电磁波信号，进而能够为手机增强求救信号；石墨烯电池内的石墨烯材料能够迅速聚集太阳能，为电池充电，能够保证移动基站的持续用电需求；通过伸缩机构可伸缩调节杖杆的长度。

将登山杖与移动基站结合，通过其为手机等通讯设备提供通讯信号，且配有SOS模块，提高无信号或紧急情况的求救能力。这是实用功能与必备功能的组合，很好的利用了装备空间，降低了户外活动个人装载量的配备，这在长距离户外活动中也是非常重要的。在外观创新方面，移动基站设计为伞状结构，增强收发信号的能力，同时汇聚太阳能，从一定程度上增强石墨烯转化能力，伞骨可正反收缩，正面聚能，反面遮雨或充当武器，多功能实用，便捷安全。