自动除雪防冰系统的制作方法

本实用新型涉及一种道路交通安全与保障技术，特别是除雪防冰技术。

背景技术：

随着温室效应的迸发，世界范围内的极端灾害天气越来越频繁，中国地处北温带，冬季及早春长达四个月的时间内，北方大雪，南方冻雨，都使得道路积雪结冰数月不化，成为堵塞交通甚至引发恶性事故的重要因素，尤其在桥面，上下坡处、山阴影处的路面、隧道进出口处等危险地带。因此，在寒冷地区如何快速清除公路、城市道路冰雪已成为保证公路安全和畅通的重要任务。

目前融雪除冰的主要方法有：(一)人工清除法、这种方法清除较彻底，但效率低、费用高、影响交通通行及行车安全、且不能长时间作业，仅适用于雪量较小时或重点、难点路段的冰雪清除；(二)机械清除法、该方法分为机械铲冰雪和机械吹雪两类，是通过机械对冰雪的直接作用，推扫或铲除冰雪，该方法技术成熟，但对设备数量质量要求高，且往往受路面状况、气温高低、冰雪厚度等条件制约，如要提高除雪效率则容易损伤路面；(三)撒融雪剂除冰，撒融雪剂除冰是通过化学方法降低路面冰点，使冰雪融化而达到除积雪、冰的方法。其中通过喷洒融雪剂进行除冰的方法效率较高，综合成本较低，从而被广泛使用。

但是，当今的喷洒融雪剂的方法，大都是采用时候干预的方式，路面已经被冰雪覆盖了，相关的工作人员才携带装备对路面进行喷洒融雪除冰。此时，由于路面已经结冰，存在一定的事故风险，而且要大面积的清除积雪，需要喷洒大量的融雪剂，而目前国内外使用的融雪剂一般有两大类，一类是以醋酸钾等为主要成分的非氯盐类融雪剂，该类融雪剂融雪效果较好，对道路设施腐蚀损害小，但其价格昂贵，是氯盐类价格的近15至30倍，一般用于机场等重要场所的融雪除冰；另一类是以氯盐为主要成分的融雪剂，如氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化钾等，通常称为“化冰盐”，其融雪效果好、价格便宜，但对公共基础设施有一定腐蚀作用。因此，如何以更少量的融雪剂用量达到除雪防冰的效果，更为当今亟需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种克服上述问题的自动除雪防冰系统。

本实用新型解决其技术问题的解决方案是：自动除雪防冰系统，包括有气候感应子系统、热映射子系统、控制子系统以及自动喷洒子系统；其中所述气候感应子系统包括有脉冲多普勒天气雷达。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的气候感应子系统以及所述的热映射子系统均包括有更优的结构，使得喷洒子系统的自动控制更准确，详细参见以下的实施例。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的自动喷洒子系统针对其使用环境有得到改善，详细参见下述的实施例。

本实用新型的有益效果是：本实用新型根据热映射子系统，准确地判断路面上需要安装本自动除雪防冰系统的位置，然后利用气候感应子系统准确地预知天气变化情况，确定该喷洒的用量，最后用控制子系统实现精准的融雪剂喷洒，最大程度节省除雪剂，并保证道路安全。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是本实用新型的系统结构示意图；

图2是本实用新型的系统布局示意图；

图3是本实用新型的高压喷头结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1，自动除雪防冰系统，包括有气候感应子系统、热映射子系统、控制子系统以及自动喷洒子系统；其中所述气候感应子系统包括有脉冲多普勒天气雷达。所述的脉冲多普勒天气雷达可以获得不同高度大气层中各种空气湍流运动的分布情况，预先感知冰雹或降雨降雪，并分析速度及颗粒大小；并将信息反馈给控制子系统进行综合分析，使防冰系统可以预先动作，根据降雪量及降雨量的大小及温度，确定除冰(融雪)剂的用量，最大程度节省除冰剂。

进一步作为优选的实施方式，所述的气候感应子系统还包括有空气传感器与路面传感器。所述气候感应子系统的气候传感器包括有：采集空气温度/湿度、露点温度、大气压强的传感器；所述的路面传感器包括有采集道路表面温度、地下温度、冰点温度、水膜高度、摩擦系数及含冰比例等参数的传感器。

进一步作为优选的实施方式，所述的热映射子系统包括检测车辆、气候传感器(气温、雨水、路面温度)、GPS、DMI(距离测量仪)、数据集成控制器，可以根据不同的地形特征测量和记录路面温度的变化模式，并以此来判定需要安装防冰系统的位置，节约成本。

进一步作为优选的实施方式，所述的控制子系统包括有PLC、触摸屏、通讯模块。其中PLC能够收集所有传感器信息(空气温度、湿度、降雨、降雪、雾、公路临时路面状况、存储罐的液位、流体压力、流量、冻结报警)；并准确发出冻结报警；根据雪或冻结报警开动自动喷洒子系统或者进行手动喷洒；道路天气条件和危险警告信息可通过通讯模块，然后连通互联网或交通信号板传递给操作员和用户。

参考图2，进一步作为优选的实施方式，所述的自动喷洒子系统包括喷洒装置1、泵站2、管道3；所述管道3上设置了多个喷洒装置1，所述泵站2与喷洒装置1之间通过管道3连接。

进一步作为优选的实施方式，所述的泵站2包括存储罐21、自动搅拌装置22、清水罐23以及泵24，所述自动搅拌装置22安装在存储罐21内，所述泵24安装在管道3上，所述清水罐23通过管道3与存储罐21连通。所述的泵站2还包括有过滤装置25、液位感应装置26、球阀、流量计、变频器；所述过滤装置25安装在存储罐21的输出口上，所述液位感应装置安装在存储罐21以及清水罐23中，所述球阀、流量计安装在管道3上；所述变频器与泵电连接，变频器可以防止泵超载，从而发生渗漏。自动搅拌装置21安装在存储罐21内，通过PLC控制定期搅拌，避免融雪剂的结晶化，确保融雪剂的流动通畅。其中存储罐用来存储融雪剂，储存罐和清水罐出口均设置过滤装置，避免管道和喷嘴堵塞，降低系统运行成本。当液位感应装置26显示液位低于要求的范围，则系统自动补充除雪剂和清水，到达液位要求范围，停止补充。

进一步作为优选的实施方式，储存罐设置了回路管道、安全阀和止回阀，形成泄压回路，保证安全泄压。

进一步作为优选的实施方式，所述管道上还设有止回阀、球阀和流量计，通过将止回阀设置在主管道与支管道、回路管道之间，防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转；而球阀用于整个系统管路的流体调节与控制；压力计用于检测管道内的压力，用于故障诊断时判断是否存在电磁阀不能正常打开的情况以及通过检测管道内流量，用于故障诊断时判断是否存在喷嘴泄漏、管道泄漏和电磁阀无法正常关闭的情况。

进一步作为优选的实施方式，所述喷洒装置包括有高压喷头、增压机构、电磁阀，每个高压喷头均配置一个增压机构和一个电磁阀。每个高压喷头配置一个增压装置和一个电磁阀，使得高压喷头可以单独控制，进行喷洒，压力恒定不变，就算是远距离的喷头也能保证喷洒效果。

参考图3，进一步作为优选的实施方式，所述的高压喷头包括有喷嘴41与底座42，所述喷嘴41安装在底座42上，所述喷嘴41有多个，所述多个喷嘴按圆弧或波浪状排列底座42上。所述高压喷头的喷洒角度为径向120～170°，所述喷嘴及底座采用MC尼龙材料铸造成型。

单个高压喷头喷洒长度能够达到10米，喷洒宽度可达17米，实现覆盖面积最大化；两个高压喷头之间布置距离可达20米；高压喷头的数量可根据路面的长宽尺寸布置，除雪剂可均匀喷洒于路面，喷洒时间与喷洒剂量皆能精确控制，减少融雪剂的损失。喷头、喷嘴及底座采用MC尼龙(浇铸尼龙)，通过铸造成型，具有重量轻、强度高、自润滑、耐磨、防腐等优点。

下面以具体的使用情况再对本实用新型进行详细说明：

首先，通过热映射子系统可以搜集到道路的特征信息，包括路面危险区、结冰点等，进行信息整理反馈，确定出需要安装防冰系统的地段。在确认防冰系统的安装位置，根据道路的实际情况布置高压喷头，确保喷洒覆盖面积最大化，一般两高压喷头最大的间距可为20m，确定泵房的安装位置，一般为整个系统的中间位置，尽量减少泵到高压喷头的距离，以降低流体阻力。

然后，防冰系统通过气候感应子系统：包括路面传感器、气象传感器、脉冲多普勒天气雷达，采集空气温度、湿度、道路表面温度、地下温度、冰点温度、降雪量及降雨量等参数，传感器参数反馈给控制子系统，控制子系统综合分析确定路面状态，确定防冰系统的喷洒类型，详细的喷洒类型如下表：

确定喷洒类型后，控制系统按程序控制自动喷洒子系统开始动作，泵及电磁阀工作，通过高压喷头对路面进行喷洒，根据降雪量、降雨量及路面温度确定喷洒用量，喷洒用量通过每个高压喷头喷洒一次的时间来控制，自动喷洒系统完成一次喷洒动作后，控制系统继续通过传感器反馈信号进行分析，准备下一次动作；(每个高压喷头都可以单独控制，按照要求排序喷洒，以节省除冰剂的用量)。系统通过运算，自动选择不同的喷洒类型，在起到良好的融雪效果的同时可以进一步减少除冰剂的用量。

当传感器反馈信号显示，各项数据符合要求时，防冰系统结束运行。

以上对本实用新型的较佳实施方式进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。