自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，包括有氣候感應(yīng)子系統(tǒng)、熱映射子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)以及自動(dòng)噴灑子系統(tǒng)；其中所述氣候感應(yīng)子系統(tǒng)包括有脈沖多普勒天氣雷達(dá)。本發(fā)明根據(jù)熱映射子系統(tǒng)，準(zhǔn)確地判斷路面上需要安裝本自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)的位置，然后利用氣候感應(yīng)子系統(tǒng)準(zhǔn)確地預(yù)知天氣變化情況，確定該噴灑的用量，最后用控制子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的融雪劑噴灑，最大程度節(jié)省除雪劑，并保證道路安全。
【專利說明】
自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種道路交通安全與保障技術(shù)，特別是除雪防冰技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著溫室效應(yīng)的迸發(fā)，世界范圍內(nèi)的極端災(zāi)害天氣越來越頻繁，中國地處北溫帶， 冬季及早春長達(dá)四個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，北方大雪，南方凍雨，都使得道路積雪結(jié)冰數(shù)月不化，成 為堵塞交通甚至引發(fā)惡性事故的重要因素，尤其在橋面，上下坡處、山陰影處的路面、隧道 進(jìn)出口處等危險(xiǎn)地帶。因此，在寒冷地區(qū)如何快速清除公路、城市道路冰雪已成為保證公路 安全和楊通的重要任務(wù)。
[0003] 目前融雪除冰的主要方法有：（一)人工清除法、運(yùn)種方法清除較徹底，但效率低、 費(fèi)用高、影響交通通行及行車安全、且不能長時(shí)間作業(yè)，僅適用于雪量較小時(shí)或重點(diǎn)、難點(diǎn) 路段的冰雪清除；（二)機(jī)械清除法、該方法分為機(jī)械伊冰雪和機(jī)械吹雪兩類，是通過機(jī)械對(duì) 冰雪的直接作用，推掃或伊除冰雪，該方法技術(shù)成熟，但對(duì)設(shè)備數(shù)量質(zhì)量要求高，且往往受 路面狀況、氣溫高低、冰雪厚度等條件制約，如要提高除雪效率則容易損傷路面；（=)撒融 雪劑除冰，撒融雪劑除冰是通過化學(xué)方法降低路面冰點(diǎn)，使冰雪融化而達(dá)到除積雪、冰的方 法。其中通過噴灑融雪劑進(jìn)行除冰的方法效率較高，綜合成本較低，從而被廣泛使用。
[0004] 但是，當(dāng)今的噴灑融雪劑的方法，大都是采用時(shí)候干預(yù)的方式，路面已經(jīng)被冰雪覆 蓋了，相關(guān)的工作人員才攜帶裝備對(duì)路面進(jìn)行噴灑融雪除冰。此時(shí)，由于路面已經(jīng)結(jié)冰，存 在一定的事故風(fēng)險(xiǎn)，而且要大面積的清除積雪，需要噴灑大量的融雪劑，而目前國內(nèi)外使用 的融雪劑一般有兩大類，一類是W醋酸鐘等為主要成分的非氯鹽類融雪劑，該類融雪劑融 雪效果較好，對(duì)道路設(shè)施腐蝕損害小，但其價(jià)格昂貴，是氯鹽類價(jià)格的近15至30倍，一般用 于機(jī)場等重要場所的融雪除冰;另一類是W氯鹽為主要成分的融雪劑，如氯化鋼、氯化巧、 氯化儀、氯化鐘等，通常稱為"化冰鹽"，其融雪效果好、價(jià)格便宜，但對(duì)公共基礎(chǔ)設(shè)施有一定 腐蝕作用。因此，如何W更少量的融雪劑用量達(dá)到除雪防冰的效果，更為當(dāng)今亟需解決的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種克服上述問題的自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案是：自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，包括有氣候感應(yīng)子系 統(tǒng)、熱映射子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)W及自動(dòng)噴灑子系統(tǒng);其中所述氣候感應(yīng)子系統(tǒng)包括有脈沖 多普勒天氣雷達(dá)。
[0007] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的氣候感應(yīng)子系統(tǒng)W及所述的熱映射子系 統(tǒng)均包括有更優(yōu)的結(jié)構(gòu)，使得噴灑子系統(tǒng)的自動(dòng)控制更準(zhǔn)確，詳細(xì)參見W下的實(shí)施例。
[000引作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的自動(dòng)噴灑子系統(tǒng)針對(duì)其使用環(huán)境有得到 改善，詳細(xì)參見下述的實(shí)施例。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明根據(jù)熱映射子系統(tǒng)，準(zhǔn)確地判斷路面上需要安裝本 自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)的位置，然后利用氣候感應(yīng)子系統(tǒng)準(zhǔn)確地預(yù)知天氣變化情況，確定該噴 灑的用量，最后用控制子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的融雪劑噴灑，最大程度節(jié)省除雪劑，并保證道路安 全。
【附圖說明】
[0010] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施 例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他設(shè)計(jì) 方案和附圖。
[0011] 圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)布局示意圖；
[0013] 圖3是本發(fā)明的高壓噴頭結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] W下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清 楚、完整地描述，W充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā) 明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出 創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。另外，文中所提到的 所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實(shí)施情況，通過添加或減 少聯(lián)接輔件，來組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明創(chuàng)造中的各個(gè)技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的 前提下可W交互組合。
[0015] 參照?qǐng)D1，自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，包括有氣候感應(yīng)子系統(tǒng)、熱映射子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng) W及自動(dòng)噴灑子系統(tǒng);其中所述氣候感應(yīng)子系統(tǒng)包括有脈沖多普勒天氣雷達(dá)。所述的脈沖 多普勒天氣雷達(dá)可W獲得不同高度大氣層中各種空氣端流運(yùn)動(dòng)的分布情況，預(yù)先感知冰富 或降雨降雪，并分析速度及顆粒大小;并將信息反饋給控制子系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析，使防冰系 統(tǒng)可W預(yù)先動(dòng)作，根據(jù)降雪量及降雨量的大小及溫度，確定除冰(融雪)劑的用量，最大程度 節(jié)省除冰劑。
[0016] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的氣候感應(yīng)子系統(tǒng)還包括有空氣傳感器與路面 傳感器。所述氣候感應(yīng)子系統(tǒng)的氣候傳感器包括有:采集空氣溫度/濕度、露點(diǎn)溫度、大氣壓 強(qiáng)的傳感器;所述的路面?zhèn)鞲衅靼ㄓ胁杉缆繁砻鏈囟取⒌叵聹囟?、冰點(diǎn)溫度、水膜高度、 摩擦系數(shù)及含冰比例等參數(shù)的傳感器。
[0017] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的熱映射子系統(tǒng)包括檢測車輛、氣候傳感器(氣 溫、雨水、路面溫度）、GPS、DMI(距離測量儀）、數(shù)據(jù)集成控制器，可W根據(jù)不同的地形特征測 量和記錄路面溫度的變化模式，并W此來判定需要安裝防冰系統(tǒng)的位置，節(jié)約成本。
[0018] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的控制子系統(tǒng)包括有化C、觸摸屏、通訊模塊。其 中化C能夠收集所有傳感器信息（空氣溫度、濕度、降雨、降雪、霧、公路臨時(shí)路面狀況、存儲(chǔ) 罐的液位、流體壓力、流量、凍結(jié)報(bào)警）；并準(zhǔn)確發(fā)出凍結(jié)報(bào)警;根據(jù)雪或凍結(jié)報(bào)警開動(dòng)自動(dòng) 噴灑子系統(tǒng)或者進(jìn)行手動(dòng)噴灑；道路天氣條件和危險(xiǎn)警告信息可通過通訊模塊，然后連通 互聯(lián)網(wǎng)或交通信號(hào)板傳遞給操作員和用戶。
[0019] 參考圖2,進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的自動(dòng)噴灑子系統(tǒng)包括噴灑裝置1、累 站2、管道3;所述管道3上設(shè)置了多個(gè)噴灑裝置1，所述累站2與噴灑裝置1之間通過管道3連 接。
[0020] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的累站2包括存儲(chǔ)罐21、自動(dòng)攬拌裝置22、清水 罐23 W及累24，所述自動(dòng)攬拌裝置22安裝在存儲(chǔ)罐21內(nèi)，所述累24安裝在管道3上，所述清 水罐23通過管道3與存儲(chǔ)罐21連通。所述的累站2還包括有過濾裝置25、液位感應(yīng)裝置26、球 閥、流量計(jì)、變頻器;所述過濾裝置25安裝在存儲(chǔ)罐21的輸出口上，所述液位感應(yīng)裝置安裝 在存儲(chǔ)罐21W及清水罐23中，所述球閥、流量計(jì)安裝在管道3上;所述變頻器與累電連接，變 頻器可W防止累超載，從而發(fā)生滲漏。自動(dòng)攬拌裝置21安裝在存儲(chǔ)罐21內(nèi)，通過化C控制定 期攬拌，避免融雪劑的結(jié)晶化，確保融雪劑的流動(dòng)通楊。其中存儲(chǔ)罐用來存儲(chǔ)融雪劑，儲(chǔ)存 罐和清水罐出口均設(shè)置過濾裝置，避免管道和噴嘴堵塞，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。當(dāng)液位感應(yīng)裝 置26顯示液位低于要求的范圍，則系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)充除雪劑和清水，到達(dá)液位要求范圍，停止補(bǔ) 充。
[0021] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，儲(chǔ)存罐設(shè)置了回路管道、安全閥和止回閥，形成泄壓 回路，保證安全泄壓。
[0022] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述管道上還設(shè)有止回閥、球閥和流量計(jì)，通過將止 回閥設(shè)置在主管道與支管道、回路管道之間，防止介質(zhì)倒流、防止累及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；而 球閥用于整個(gè)系統(tǒng)管路的流體調(diào)節(jié)與控制;壓力計(jì)用于檢測管道內(nèi)的壓力，用于故障診斷 時(shí)判斷是否存在電磁閥不能正常打開的情況W及通過檢測管道內(nèi)流量，用于故障診斷時(shí)判 斷是否存在噴嘴泄漏、管道泄漏和電磁閥無法正常關(guān)閉的情況。
[0023] 進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述噴灑裝置包括有高壓噴頭、增壓機(jī)構(gòu)、電磁閥， 每個(gè)高壓噴頭均配置一個(gè)增壓機(jī)構(gòu)和一個(gè)電磁閥。每個(gè)高壓噴頭配置一個(gè)增壓裝置和一個(gè) 電磁閥，使得高壓噴頭可W單獨(dú)控制，進(jìn)行噴灑，壓力恒定不變，就算是遠(yuǎn)距離的噴頭也能 保證噴灑效果。
[0024] 參考圖3,進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的高壓噴頭包括有噴嘴41與底座42， 所述噴嘴41安裝在底座42上，所述噴嘴41有多個(gè)，所述多個(gè)噴嘴按圓弧或波浪狀排列底座 42上。所述高壓噴頭的噴灑角度為徑向120~170°，所述噴嘴及底座采用MC尼龍材料鑄造成 型。
[0025] 單個(gè)高壓噴頭噴灑長度能夠達(dá)到10米，噴灑寬度可達(dá)17米，實(shí)現(xiàn)覆蓋面積最大化； 兩個(gè)高壓噴頭之間布置距離可達(dá)20米;高壓噴頭的數(shù)量可根據(jù)路面的長寬尺寸布置，除雪 劑可均勻噴灑于路面，噴灑時(shí)間與噴灑劑量皆能精確控制，減少融雪劑的損失。噴頭、噴嘴 及底座采用MC尼龍(誘鑄尼龍），通過鑄造成型，具有重量輕、強(qiáng)度高、自潤滑、耐磨、防腐等 優(yōu)點(diǎn)。
[0026] 下面W具體的使用情況再對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0027] 首先，通過熱映射子系統(tǒng)可W捜集到道路的特征信息，包括路面危險(xiǎn)區(qū)、結(jié)冰點(diǎn) 等，進(jìn)行信息整理反饋，確定出需要安裝防冰系統(tǒng)的地段。在確認(rèn)防冰系統(tǒng)的安裝位置，根 據(jù)道路的實(shí)際情況布置高壓噴頭，確保噴灑覆蓋面積最大化，一般兩高壓噴頭最大的間距 可為20m，確定累房的安裝位置，一般為整個(gè)系統(tǒng)的中間位置，盡量減少累到高壓噴頭的距 離，W降低流體阻力。
[0028]然后，防冰系統(tǒng)通過氣候感應(yīng)子系統(tǒng):包括路面?zhèn)鞲衅?、氣象傳感器、脈沖多普勒 天氣雷達(dá)，采集空氣溫度、濕度、道路表面溫度、地下溫度、冰點(diǎn)溫度、降雪量及降雨量等參 數(shù)，傳感器參數(shù)反饋給控制子系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)綜合分析確定路面狀態(tài)，確定防冰系統(tǒng)的噴 灑類型，詳細(xì)的噴灑類型如下表：
[00991
[0(
[0031]確定噴灑類型后，控制系統(tǒng)按程序控制自動(dòng)噴灑子系統(tǒng)開始動(dòng)作，累及電磁閥工 作，通過高壓噴頭對(duì)路面進(jìn)行噴灑，根據(jù)降雪量、降雨量及路面溫度確定噴灑用量，噴灑用 量通過每個(gè)高壓噴頭噴灑一次的時(shí)間來控制，自動(dòng)噴灑系統(tǒng)完成一次噴灑動(dòng)作后，控制系 統(tǒng)繼續(xù)通過傳感器反饋信號(hào)進(jìn)行分析，準(zhǔn)備下一次動(dòng)作；（每個(gè)高壓噴頭都可W單獨(dú)控制， 按照要求排序噴灑，W節(jié)省除冰劑的用量）。系統(tǒng)通過運(yùn)算，自動(dòng)選擇不同的噴灑類型，在起 到良好的融雪效果的同時(shí)可W進(jìn)一步減少除冰劑的用量。
[0032] 當(dāng)傳感器反饋信號(hào)顯示，各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合要求時(shí)，防冰系統(tǒng)結(jié)束運(yùn)行。
[0033] W上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施方式進(jìn)行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施 例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變型或替 換，運(yùn)些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，其特征在于:包括有氣候感應(yīng)子系統(tǒng)、熱映射子系統(tǒng)、控制子系 統(tǒng)以及自動(dòng)噴灑子系統(tǒng);其中所述氣候感應(yīng)子系統(tǒng)包括有脈沖多普勒天氣雷達(dá)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，其特征在于:所述的氣候感應(yīng)子系統(tǒng)還包 括有空氣傳感器與路面?zhèn)鞲衅鳌?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，其特征在于:所述的熱映射子系統(tǒng)包括檢 測車輛、氣候傳感器、GPS、距離測量儀、數(shù)據(jù)集成控制器。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，其特征在于：所述的控制子系統(tǒng)包括有 PLC、觸摸屏、通訊模塊。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，其特征在于:所述的自動(dòng)噴灑子系統(tǒng)包括 噴灑裝置、栗站、管道;所述管道上設(shè)置了多個(gè)噴灑裝置，所述栗站與噴灑裝置之間通過管 道連接。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，其特征在于:所述的栗站包括存儲(chǔ)罐、自 動(dòng)攪拌裝置、清水罐以及栗，所述自動(dòng)攪拌裝置安裝在存儲(chǔ)罐內(nèi)，所述栗安裝在管道上，所 述清水罐通過管道與存儲(chǔ)罐連通。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，其特征在于:所述的栗站還包括有過濾裝 置、液位感應(yīng)裝置、球閥、流量計(jì)、變頻器;所述過濾裝置安裝在存儲(chǔ)罐的輸出口上，所述液 位感應(yīng)裝置安裝在存儲(chǔ)罐以及清水罐中，所述球閥、流量計(jì)安裝在管道上;所述變頻器與栗 電連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，其特征在于:所述噴灑裝置包括有高壓噴 頭、增壓機(jī)構(gòu)、電磁閥，每個(gè)高壓噴頭均配置一個(gè)增壓機(jī)構(gòu)和一個(gè)電磁閥。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，其特征在于:所述的高壓噴頭包括有噴嘴 與底座，所述噴嘴安裝在底座上，所述噴嘴有多個(gè)，所述多個(gè)噴嘴按圓弧或波浪狀排列底座 上。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)除雪防冰系統(tǒng)，其特征在于:所述高壓噴頭的噴灑角度 為徑向120~170°，所述噴嘴及底座采用MC尼龍材料鑄造成型。
【文檔編號(hào)】E01C11/26GK105908595SQ201610406846
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】任剛, 崔興華, 李環(huán), 董麗青, 葉俊凱, 梁志杰
【申請(qǐng)人】佛山市南方麗特克能凈科技有限公司