一种桥梁电缆加热防冰控制方法

文档序号:9666810
一种桥梁电缆加热防冰控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于交通运输安全领域,特别涉及一种桥梁电缆加热防冰控制方法。
【背景技术】
[0002]每到冬季,我国大部分地区就会出现冰冻、雨雪天气,高速公路上的桥梁、隧道口等局部区域由于其环境特殊,结冰现象会更加严重,此时行驶在此种路面上的汽车容易因车轮打滑而造成严重的交通安全事故。传统的除冰雪方法主要包括机械除冰法、传统融雪剂除冰法和电缆加热除冰法以及热力管道防冰法。
[0003]机械除冰法虽然具有效力高、机动性强的优点,但机械成本高,由于需要在恶劣气象条件下人工操作,存在较大的安全隐患,工作时需要封闭公路影响交通,对路面有巨大的损伤并且除冰不及时;传统融雪剂除冰会加快路面破损,降低路面的使用寿命;热力管道防冰是通过在桥面下层设置热力管道,通过锅炉等热源加热溶液,在桥体的铺面层下循环,使桥面升温从而防止结冰的一种技术,桥面融防冰系统总体负荷很大,现有技术存在加热不及时或停止时间不恰当等原因,造成能耗过大,桥面过热且有时反应不及时导致路面结冰或起不到防冰效果。
[0004]电缆加热除冰法是近年出现的一种在道路面层和基层之间加铺电加热装置,通过调整工作电压或电流达到电加热装置发热的目的,从而实现除冰。此种方法存在安装电容量大和后期维护不便、工作能耗过高等缺点。为了减少装机容量,可充分利用桥梁的蓄放热性能,在桥面未结冰时期,开启加热系统给桥体加热,把热量储存起来,待气温下降到冰点以下,桥体再释放出热量,这一措施可有效降低最大加热设计容量。但提前加热时间如何确定和启动多大的加热功率是这一技术尚未解决的技术难题。

【发明内容】

[0005]为了解决上述技术问题,本发明提供一种维修方便、耗能低、除冰效果好的桥梁电缆加热防冰控制方法。
[0006]本发明解决上述问题的技术方案是:一种桥梁电缆加热防冰控制方法,包括以下步骤:
[0007]步骤一:在桥面设置温度传感器实时采集桥面温度;
[0008]步骤二:根据桥面温度传感器的采样周期、前一时刻的桥面温度和桥面温度传感器采集的桥面实时温度,计算出桥面温度的变化率;
[0009]步骤三:根据桥面温度的变化率预测桥面实际温度上升或下降到防冰控制设定温度所需要的时间;
[0010]步骤四:根据桥面温度变化率、桥面温度以及步骤三得到的所需时间,控制电加热系统的启、停和需要投入的电加热功率。
[0011 ]上述桥梁电缆加热防冰控制方法,所述步骤二中,桥面温度的变化率dt/dT的计算公式如下:
[0012]dt/dT = (t~to)/T
[0013]其中t为桥面温度,to为前一时刻的桥面温度,T为温度传感器的采样周期。
[0014]上述桥梁电缆加热防冰控制方法,所述步骤三中,桥面实际温度上升或下降到设定温度所需要的时间ti的计算公式如下:
[0015]ti= Δ t/(dt/dx)
[0016]其中Δt为桥面温度t与设定温度ts的差值,Δ t = t-tSo
[0017]上述桥梁电缆加热防冰控制方法,所述步骤四的具体过程如下:
[0018]1)首先根据桥面温度变化率、桥面温度以及步骤三得到的所需时间这三个参数将所有测量情况划分为6个控制区域和一个状态保持区域;
[0019]具体划分如下:桥面温度与设定温度的差值以及桥面温度变化率均趋于零,划分为状态保持区域;桥面温度高于设定温度,桥面温度变化率为正或桥面温度变化率为负,同时桥面温度下降到设定温度所需要的时间大于等于60分钟,划分为控制区域I;桥面温度高于设定温度,桥面温度变化率为负,同时桥面温度下降到设定温度所需要的时间大于等于30分钟且小于60分钟,划分为控制区域Π;桥面温度高于设定温度,桥面温度变化率为负,同时桥面温度下降到设定温度所需要的时间小于30分钟,划分为控制区域ΙΠ;桥面温度低于设定温度,桥面温度变化率为负或桥面温度变化率为正,同时桥面温度上升到设定温度所需要的时间大于等于60分钟,划分为控制区域IV;桥面温度低于设定温度,桥面温度变化率为正,同时桥面温度上升到设定温度所需要的时间大于等于30分钟且小于60分钟,划分为控制区域V ;桥面温度低于设定温度,桥面温度变化率为正,同时桥面温度上升到设定温度所需要的时间小于30分钟,划分为控制区域VI;
[0020]2)根据测量的桥面温度变化率、桥面温度以及步骤三得到的所需时间值判断测量情况属于6个控制区域和一个状态保持区域中的哪个控制区域;若属于状态保持区域,则加热系统输出功率保持不变,原来处于停止状态则仍然保持停止状态;若属于控制区域I,则电加热系统停止运行,电加热投入功率为零;若属于控制区域Π,则电加热系统投入部分功率,投入功率为1α*ζ!.,1α取值范围为0.1?0.3,Qmax为设定电加热的最大功率;若属于控制区域ΙΠ,则电加热系统投入部分功率,投入功率为k2*Qmax,k2取值范围为0.5?0.75;若属于控制区域IV,则电加热系统投入全部功率Qmax ;若属于控制区域V,则电加热系统投入部分功率,投入功率为k3*Qmax,k3取值范围0.5?0.75;若属于控制区域VI,则电加热系统投入部分功率,投入功率为k4*Qmax,k4 = 0.15?0.3。
[0021 ]本发明的有益效果在于:本发明采用温度传感器实时采集桥面温度,然后计算出桥面温度的变化率,根据桥面温度的变化率预测桥面实际温度上升或下降到防冰控制设定温度所需要的时间,最后根据桥面温度变化率、桥面温度以及桥面实际温度上升或下降到防冰控制设定温度所需要的时间,控制电加热系统的启、停和需要投入的电加热功率,保证了桥面温度始终高于水的冰点温度,从而实现防冰效果。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的具体控制流程图。
[0023]图2为本发明划分控制区域的示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0025]如图1所示,本发明的步骤如下:
[0026]步骤一:在桥面设置温度传感器实时采集桥面温度;
[0027]步骤二:根据温度传感器的采样周期、前一时刻的桥面温度和桥面温度传感器采集的桥面实时温度,计算出桥面温度的变化率;
[0028]桥面温度的变化率dt/di的计算公式如下:
[0029]dt/dT = (t-to)/T
[0030]其中t为桥面温度,to为前一时刻的桥面温度,T为温度传感器的采样周期。
[0031]步骤三:根据桥面温度的变化率预测桥面实际温度上升或下降到防冰控制设定温度所需要的时间;
[0032]桥面实际温度上升或下降到设定温度所需要的时间^的计算公式如下:
[0033]ti= Δ t/(dt/dx)
[0034]其中Δt为桥面温度t与设定温度ts的差值,Δ t = t_ts。
[0035]步骤四:根据桥面温度变化率、桥面温度以及步骤三得到的所需时间,控制电
再多了解一些
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1