桥面防液体泄漏的气动膨胀阀、控制系统及其控制方法与流程

本发明属于桥梁排水，具体涉及一种桥面防液体泄漏的气动膨胀阀、控制系统及其控制方法。

背景技术：

1、目前国内许多跨江跨河大桥由于修建年代较为久远，建桥时所遵循的技术标准和当今有一定区别，桥面上基本都设有排水用的泄水孔，泄水孔普遍设计为将液体直排入水体，不具有将泄水孔关闭的装置，由于泄水孔水篦子暴露在外时间较长，大量水篦子生锈、堵塞，一定程度上影响了桥面正常的排水，且在桥面突发紧急事件，如运送危化品的车辆遇险、危化品泄漏时，不具备应对能力，危化品依旧循管道排入水体，对生态环境造成严重破坏，如果发生在饮用水水源区，对大量民众更是极大的安全威胁。

2、目前有部分老桥进行相关改造升级，加装手动关闭泄水孔的装置，如排水盖板等，但是此类装置需要人员现场操控，遇到突发事件时难以及时应对，对现场操作人员人身安全也是极大威胁，且此类装置密闭效果往往欠佳，不能做到100%阻断液体进入泄水孔的通道，仍有相当部分危化品从缝隙中漏入泄水孔而进入水体，为此我们提出一种桥面防液体泄漏的气动膨胀阀、控制系统及其控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种桥面防液体泄漏的气动膨胀阀、控制系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种桥面防液体泄漏的气动膨胀阀，包括芯轴，所述芯轴的中部贯通开设有气道，所述气道内滑动设置有滑动杆，所述滑动杆的下端穿过所述气道并连接有下端盖，所述芯轴和所述下端盖的外部设置有弹性气囊；

3、所述芯轴的上端连接有与所述气道连通的导气管，所述导气管穿过桥梁泄水孔上的排水盖板并连通压缩气源管，所述芯轴和所述导气管之间设置有恒压防爆阀；

4、所述芯轴上设置有单向回气阀，所述单向回气阀由所述弹性气囊内侧向所述芯轴内的所述气道单向导通。

5、优选的，所述滑动杆沿所述气道的轴向方向滑动，所述滑动杆的上端设置有限位块，所述芯轴内的所述气道的内周侧下部设置有限位凸台；

6、所述滑动杆向下移动至极限位置时，所述限位块和所述限位凸台限位接触。

7、优选的，所述滑动杆的外径小于所述气道下部的内径，且所述滑动杆的外周侧开设有至少一个导气平面或导气槽。

8、优选的，所述弹性气囊的上部外周侧和所述芯轴的外径通过上压套密封固定连接，所述弹性气囊的下部外周侧和所述下端盖的外径通过下压套密封固定连接。

9、优选的，所述单向回气阀位于所述芯轴的上部，且所述单向回气阀的高度高于所述滑动杆在所述气道内的极限高度。

10、优选的，所述芯轴的上端对应所述气道的开口处设置有内螺纹，所述恒压防爆阀通过所述内螺纹与所述芯轴螺纹连接，且所述导气管通过所述恒压防爆阀与所述气道连通。

11、用于控制桥面防液体泄漏的气动膨胀阀的控制系统，包括远程操作系统、监控预警系统、执行系统和微处理器模组，所述监控预警系统和所述微处理器模组均与所述远程操作系统通信连接，所述微处理器模组和所述执行系统通信连接；

12、所述远程操作系统包括监控大厅终端、大桥管理处终端和移动终端，所述大桥管理处终端和所述移动终端均通过监控云端与所述监控大厅终端通信连接；

13、所述监控预警系统包括监控摄像头、字幕预警显示单元和声光报警单元，所述监控摄像头和所述监控大厅终端通信连接，所述大桥管理处终端和所述移动终端均与所述字幕预警显示单元连接，所述声光报警单元和所述监控大厅终端连接；

14、所述执行系统包括桥面动力控制柜和通讯单元，所述桥面动力控制柜包括动力储能器、手动控制单元和应急供电单元，所述动力储能器通过压缩气源管与所述导气管连通，所述动力储能器通过所述导气管向气动膨胀阀提供压缩气源，所述应急供电单元和所述手动控制单元均与所述动力储能器连接；

15、所述微处理器模组设置在所述桥面动力控制柜内，且所述述微处理器模组内置系统自检单元，所述微处理器模组通过所述通讯单元与所述远程操作系统连接；

16、所述微处理器模组通过所述通讯单元与气动膨胀阀通信连接，且所述微处理器模组根据桥面区域对气动膨胀阀进行定位编号。

17、优选的，所述监控摄像头设置在桥梁上，所述监控摄像头用于实时拍摄获取桥面上危化品车辆行驶状态并向所述监控大厅终端传输视频信号；

18、所述字幕预警显示单元和所述声光报警单元设置在桥梁两端，且所述声光报警单元还与所述监控大厅终端连接，当所述监控摄像头拍摄到危化品车辆行驶状态异常时，所述监控大厅终端通过所述声光报警单元发出预警提醒，由工作人员进一步识别判断，若判定危化品车辆发生危化品泄漏，由所述监控大厅终端控制桥梁两端的所述字幕预警显示单元和所述声光报警单元发出字幕提醒和声光预警提醒；

19、所述桥面动力控制柜设置在桥梁上，所述动力储能器、所述手动控制单元、所述应急供电单元和所述通讯单元均设置在所述桥面动力控制柜内。

20、一种桥面防液体泄漏的气动膨胀阀的控制系统的控制方法，包括如下步骤：

21、a、桥面监控预警：

22、布设在桥梁上的监控摄像头实时拍摄获取桥面上危化品车辆行驶状态，当监控摄像头拍摄到桥面上的危化品车辆行驶状态异常时，监控大厅终端通过声光报警单元发出预警提醒，由工作人员查看监控视频进一步识别判断，若判定危化品车辆发生危化品泄漏，由监控大厅终端控制桥梁两端的字幕预警显示单元和声光报警单元发出字幕提醒和声光预警提醒；

23、b、气动膨胀阀膨胀：

24、远程控制气动膨胀阀：此时大桥管理处终端和移动终端通过监控云端查看桥面状态，并判断发生危化品泄漏的危化品车辆所处的桥面区域，且监控大厅终端、大桥管理处终端和移动终端通过通讯单元向微处理器模组发出该桥面区域内的气动膨胀阀膨胀运行指令，微处理器模组内置的系统自检单元对整个控制系统进行自检，自检完成后，然后微处理器模组控制动力储能器向压缩气源管和导气管向该桥面区域内的气动膨胀阀输送压缩气源，使该桥面区域的气动膨胀阀膨胀封堵住泄水孔；

25、手动控制气动膨胀阀：当有危化品处置人员到达现场后，根据桥面现场危化品泄漏情况，手动控制气动膨胀阀膨胀运行，此时工作人员通过手动控制单元向微处理器模组发出该桥面区域内的气动膨胀阀膨胀运行指令，微处理器模组根据手动控制单元发出的指令，控制动力储能器向压缩气源管和导气管向该桥面区域内的气动膨胀阀输送压缩气源，使该桥面区域的气动膨胀阀膨胀封堵住泄水孔；

26、c、气动膨胀阀收缩：

27、当桥面泄漏的危化品处置完成后，监控大厅终端控制桥梁两端的字幕预警显示单元和声光报警单元关闭，解除警报，监控大厅终端、大桥管理处终端和移动终端通过通讯单元向微处理器模组发出该桥面区域内的气动膨胀阀收缩指令，此时动力储能器停止输送气源，打开放气阀，放出气动膨胀阀和压缩气源管内的压缩气体，气动膨胀阀自动收缩复位，桥面泄水孔再次打开，桥面恢复正常排水。

28、优选的，在步骤b中，气动膨胀阀膨胀的具体步骤为：动力储能器通过压缩气源管和导气管向芯轴内的气道输送压缩气源，此时压缩气源通过芯轴内的气道进入弹性气囊的内部，使弹性气囊开始沿径向膨胀，此时下端盖根据弹性气囊的轴向膨胀向下移动，使下端盖带动滑动杆在气道内向下滑动移动，直至滑动杆上的限位块与气道内的限位凸台限位接触，切断气道和弹性气囊的进气通道，此时弹性气囊膨胀至最大程度，弹性气囊的表面与泄水孔的内壁紧密贴合并封堵住泄水孔；

29、在步骤c中，气动膨胀阀收缩的具体步骤为：动力储能器停止输送压缩气源，打开放气阀，此时芯轴内的气道内的气压变低，弹性气囊内的气压大于气道内的气压，单向回气阀自动打开，弹性气囊通过单向回气阀输送至气道内，将气动膨胀阀和压缩气源管内的压缩气体通过放气阀排出，此时弹性气囊开始自动收缩，直至弹性气囊恢复至初始状态，桥面泄水孔再次打开，桥面恢复正常排水。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

31、1、本发明中的气动膨胀阀安装在桥面的泄水孔内，气动膨胀阀初始状态下，弹性气囊处于收缩状态，整个气动膨胀阀体积小不影响桥面泄水孔的正常排水，当桥面出现危化品泄漏需要封堵桥面泄水孔时，压缩气源通过导气管进入气道内，并给弹性气囊充气，使弹性气囊膨胀与泄水孔内壁紧密贴合，起到封堵泄水孔的作用，弹性气囊能够对泄水孔内壁进行柔性包裹，且具有足够的对壁压力，保证泄水孔的完全封堵，无视细小砂石和杂物的影响，达到彻底密闭的效果，有效防止危化品进入水体，保护水体环境，当危化品处置完成后，弹性气囊通过单向回气阀将压缩气源排出，弹性气囊收缩，整个气动膨胀阀恢复至初始状态，实现气动膨胀阀的重复使用；

32、2、本发明在滑动杆的上端设置有限位块，芯轴内的气道的内周侧下部设置有限位凸台，滑动杆向下移动至极限位置时，限位块和限位凸台限位接触，滑动杆的下端穿过气道并连接有下端盖，当弹性气囊充气膨胀时，滑动杆在压缩气体的高压力下和弹性气囊的膨胀牵引下向下移动，拉伸弹性气囊的长度，进一步扩大弹性气囊和泄水孔内壁的接触面积，进而增加气动膨胀阀对泄水孔的封堵面积，当弹性气囊排气收缩时，弹性气囊带动滑动杆向上移动，进一步缩小了整个气动膨胀阀的体积，保证泄水孔的排水顺畅性；

33、3、本发明芯轴侧壁上部设置有单向回气阀，当弹性气囊收缩时，由于弹性气囊自身具有的弹性和单向回气阀的配合使用，气道内的气压降低，根据气道和弹性气囊存在的气压差，单向回气阀首先自动打开，将弹性气囊内的压缩气源通过单向回气阀向气道排出，并将滑动杆逐渐拉回原位，气动膨胀阀能够整体恢复初始状态，更有利于弹性气囊和泄水孔内壁的分离，提高气动膨胀阀的弹性气囊收缩的可靠性；

34、4、本发明设有恒压防爆阀，可以防止过多气体进入气动膨胀阀，避免气动膨胀阀因气压过大造成弹性气囊不可逆塑性形变甚至破裂的问题，提高气动膨胀阀的使用可靠性，保证气动膨胀阀可重复使用；

35、5、本发明设有远程操作系统、监控预警系统、执行系统和微处理器模组，能够对桥面进行分区域监控操作，互不影响，实时对桥面进行监控，并进行快速预警提醒，通过远程操作系统能够快速实现对气动膨胀阀的控制，有效避免危化品泄漏进入水体，提高桥面危化品泄漏的处置效率，保障水体环境安全和桥梁使用安全；

36、6、本发明设有应急供电单元和手动控制单元，在桥梁发生断电情况时，应急供电单元开始供电，保证气动膨胀阀的正常使用，在桥梁断电情况下亦可保障现场具备至少一次全线运行气动膨胀阀的能力，且可现场通过手动控制单元进行控制气动膨胀阀的运行，确保现场最快响应。