一种利用太阳能的自动破冰装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于破冰机构领域，具体涉及一种利用太阳能的自动化破冰装置。
【背景技术】
[0002]现今，引水式水电站冬季运行中会面临多种冰、冰冻危害问题，而引水渠一直是引水式电站工程防止冰冻灾害的薄弱部位，冰冻引发的主要事故有以下几种:(1)引水渠首前，河道封冻，导致主流改道，无法引水；(2)引水渠首处，冰洪造成冰块大量堆积和堵塞，无法引水；(3)引水渠道岸冰和底冰太多，过水断面减少，不能引水；(4)引水渠道冰塞，冰水漫堤，冲毁渠道；(5)水渠道冰径流过大，冰满渠，造成连底冻；(6)压力前池冰壅封冻；
(7)排冰闸孔口尺寸过小，泄水道孔口尺寸小于排冰闸孔口尺寸，大冰块过不去；(8)排冰闸设置方向与位置不对，冰主流不进排冰闸；(9)排冰闸被冰冻；(10)初春，河道日融夜冻，冻融交替，大量日融浮冰进人前池，在前池排冰闸冻结失效的情况下，进入前池的冰凌不能及时排除，导致进水拦污栅被冰凌堵死，前池水位骤塑没溢，电站停产等等。解决引水渠工程的防冰问题对水电站的安全运行具有关键意义。
[0003]一直以来防冰和防冰冻工程技术主要分为破冰、排冰、化冰、输冰、导冰和蓄冰等6大类，包括人工破冰法、水力排冰法等多种方法。在此之前，已有多种防冰破冰的工程措施，但这些工程措施具有明显的缺陷。例如，传统破冰方式中其一人工破冰，使用的有钢钎、冰铲和十字镐等手工打冰工具。明渠引水式水电站的渠道，当岸冰严重时，可用人工定时沿渠巡回，把岸冰打掉；引水渠局部冰堵和冰密集，把冰水疏通；渠道发生连底冻把冰打碎并排除，或开成清沟引水。人工打冰也常用在引水渠首前的河道上开清沟；压力前池和泄水陡坡打冰；排冰闸辅助排冰和捞冰机排冰等。人工打冰是一个普遍采用最简单的处理冰害事故的有效方法，但人工打冰劳动强度大、效率低、成本高而且条件差。其二机械破冰法，水电站引水渠道、压力前池和水库上使用的破冰机械有打冰机、破冰船和破冰机。打冰机是履带式挖掘夯板机改用的。当渠道水表面冰凌疏密度达到形成冰盖或结岸冰影响引水发电时，需要用打冰机和破冰船等机械沿渠巡回进行破冰。均因破冰效果极差而被淘汰。除此以外，也有不破冰的运行方式，比如结冰盖运行:此类冰盖有2种。一种是全封闭冰盖，另一种是不完全封闭冰盖。后者是引水渠首和压力前池有一段水面不使其结成冰盖。冰盖要达到理想状态，即坚固整齐，冰盖下有足够过水断面，须具备3个要素；气温、水位、流量。结冰盖运行要考虑各种要素，还要靠人工去隔一段距离在冰上打洞，如果不能结成坚固整齐、理想状态的冰盖，那么对渠道反而是一种危害，而且冰盖在温度回升时也会产生热膨胀，对渠道会产生冰压力，弱者冰盖自己被压碎，强者冰盖膨胀，威胁渠道的安全甚至将渠道压坏。此外，在天气回暖后，冰盖将在水渠内融化，成为碎冰，顺流漂向下游，会对下游闸门，拦污栅等水工建筑物造成威胁。
[0004]综上，此前采用的破冰方法耗时费力，效率低下，不够安全。而结冰盖运行又要具有一定的条件，甚至可能会从一些方面对水工建筑物造成威胁。由此看来，保持水在引水渠内流动是预防冰害的最佳途径，而从引水式的水电站的布置方式看到，在引水渠首放置一种在引水渠首能够自动化破冰的装置具有重要意义。
【发明内容】
[0005]针对【背景技术】中存在的问题，我们设计了这种利用太阳能的自动破冰装置，这个装置能够自动感应冰的靠近，当冰阻断了对射式光电开关的信号时，通过单片机控制电路，采用相应的破冰机械，能够控制破冰机械把冰切割成为适当的形状，以便于下游的捞冰机械将浮冰清理到适当的地方(如原河道)，保护环境，充分利用水资源。
[0006]具体技术方案如下:
一种利用太阳能的自动破冰装置，其特征在于:包括破冰钻头装置(I)、横向导轨(2)、纵向导轨(3)、固定支架(4)、光电传感器(5)、矩阵键盘(7)、太阳能供电装置(8);所述太阳能供电装置(8)下方相对的设置有固定支架(4)，所述相对的固定支架(4)内侧水平方向上均设置有纵向导轨(3)，纵向导轨(3)之间设置有与其垂直的并可沿纵向导轨(3)运动的横向导轨(2)，横向导轨(2)上设置有可沿横向导轨(2)运动的破冰钻头装置(I);所述光电传感器(5)包括发射端(19)和接收端(20)，发射端(19)和接收端(20)相对的设置在纵向导轨(3)下方的固定支架(4)上；所述太阳能自动化破冰装置上设置有控制装置开关和运行的矩阵键盘(7)。
[0007]所述纵向导轨(3)包括设置在固定支架(4)内侧的纵向传送带控制槽(18)，控制槽两端分别安装有纵向传动轮(17)，纵向传动轮(17)上套有纵向传送带(12);横向导轨
(2)的两端分别设置有横向传动轮(14)，横向传动轮(14)外侧设有转动轴(15)，所述纵向传送带(12)套在转动轴(15)上,通过纵向传送带(12)带动转动轴(15)转动从而带动横向传动轮(14)在纵向导轨(3)中运动。
[0008]所述破冰钻头装置(I)包括可伸缩的钻头(10)，可伸缩的钻头(10)的上方相对的两侧分别设置有驱动滑轮(13);所述横向导轨(2)长度方向设置有供破冰钻头装置(I)穿过并滑动的条状中空，条状中空的侧壁上设置有供驱动滑轮(13)滑动的滑槽(16)。
[0009]所述破冰钻头装置(I)上设置有钻头驱动装置(9)，钻头驱动装置包括控制破冰钻头装置(I)运动的横向驱动器和控制可伸缩的钻头伸缩的液压式伸缩控制器，钻头驱动装置位于可伸缩的钻头(10)上方。
[0010]所述纵向导轨(3)上设置有控制横向导轨(2)在纵向导轨(3)上运动的纵向驱动器。
[0011]所述自动破冰装置还包括单片机(6)，单片机(6)的输入端与光电传感器(5)连接，输出端分别与横向驱动器、液压式伸缩控制器、纵向驱动器连接。
[0012]所述纵向传送带控制槽(18)的开口端的两侧分别向水平中线方向收缩形成挡块
(11)。
[0013]所述自动破冰装置上设置有外加电源。
[0014]所述太阳能供电装置(8 )包括太阳能电池板(24 )，蓄电池(21)，微型逆变器(23 )，微型太阳能控制器(22)，所述太阳能电池板(24)、太阳能控制器(22)、蓄电池(21)和微型逆变器(23)用导线连接成常规供电电路。
[0015]所述单片机为现有技术，可以为STC单片机或PIC单片机或EMC单片机或ATMEL单片机(51单片机)或PHLIPIS 51PLC系列单片机等。
[0016]此装置的结构主要是两个相互垂直的导轨，以及安装在上面的破冰钻头装置，单片机通过电路板控制破冰机械沿一定的曲线运动以实现破冰，装置上安装太阳能电池板，利用太阳能，具有环保效应。该装置能够保证引水渠的正常引水，防止水电站出现由于缺水而降低电力供应甚至停止运行的情况，还能够保障城市的水供应，监测水情冰情，采用太阳能供能，产生巨大的社会效益，经济效益。
[0017]本发明通过光电传感器感应水面冰块的具体位置，位置信号经单片机分析后输出相应的驱动信号，接收到驱动信号后，横向驱动器、液压式伸缩控制器、纵向驱动器将破冰钻头装置带动到冰块所在位置上方，具体过程为纵向传动轮带动纵向传送带运动，从而驱动横向传动轮在纵向导轨中运动从而间接带动破冰钻头装置的纵向运动，然后破冰钻液压式伸缩控制装置控制钻头上下运动，进行破冰。特殊情况下，可以通过矩阵键盘人工操控破冰钻头装置横向、纵向运动和破冰钻上下破冰运动。
[0018]所述固定支架，分别安装在渠道两侧，其为整个装置的骨架，用于固定装置的其他组件。必要时可拆卸，加强了装置的移动性和灵活性。
[0019]所述太阳能供电装置，安装在固定支架的顶端，可以为整个装置的运行提供部分电力支持，节省能源；在外接电源出现故障时，太阳能供电装置可以提供应急电能；太阳能供电装置包括太阳能电池板、蓄电池、太阳能控制器，所述太阳能电池板、蓄电池、太阳能控