一种隧道内的防冰除冰装置的制作方法

1.本实用新型涉及道路安全技术领域，具体涉及一种隧道内的防冰除冰装置及。


背景技术：

2.城市隧道、铁路隧道及公路隧道等多位于山区，山体中存在着较多的裂隙水，由于隧道的衬砌、边墙等多由水泥混凝土浇筑而成，在沉降缝、施工缝及伸缩缝等位置容易成为水的通道。我国北方大部分地区属于冰冻区域，当隧道内气温低于零度时，渗入隧道内的水分就会结冰，久而久之不仅会对隧道结构的耐久性产生不利影响，更为严峻的是隧道结冰将会直接危及到行车安全，成为重大的道路安全隐患。
3.为清除冰雪、保证铁路运输与行车安全，铁路部门成立了专门负责破冰的工人队伍，在不同时间对隧道内部进行除冰，目前主要采用人工凿挖的方式，这种方式不仅需要耗费大量的人力成本，而且工作条件艰难、存在一定的危险性，同时对除冰工人的健康造成威胁，另外这种比较原始的方法对于现在的现代化铁路建设也会造成一定程度的影响。
4.与此同时，目前市场上出现的用于进行隧道除冰的非人力设备还存在诸多缺陷。其中多数的机械化除冰都会对隧道产生不同程度的损害，留下安全隐患。而采用除冰剂进行除冰的方法虽然能够节省人力，且不会伤害隧道，但技术尚不够成熟，具体存在如下缺陷：
5.(1)除冰剂的撒布量和撒布时机问题没有经过充分考虑，撒布量过多易造成融雪剂的严重浪费，撒布量过少会使融雪剂发生二次结冰导致失效；
6.(2)除冰剂撒布过多不仅会影响工程构造物的质量，也会对周边环境造成污染；
7.(3)对于已经使用的除冰剂没有良好的回收方案，造成一定程度上的资源浪费以及经济损耗。


技术实现要素：

8.本实用新型要解决的技术问题是：替代现有人力成本高、工作条件恶劣、危险性大的人工凿挖除冰方式，并克服现有除冰剂方法的缺陷，以除冰剂除冰为基础，以智能化感应、控制为输入，以机械化配套设备为输出的智能化、自动化的隧道内的防冻除冰装置，
9.本隧道内的防冰除冰装置包括信息采集系统、数据处理系统、控制室、自动喷淋系统、储料系统，其中，所述信息采集系统，用于采集隧道内部的温度、隧道壁的水流量和分析定位水流位置、隧道内壁结冰厚度的信息，并将信息传送至所述数据处理系统；所述数据处理系统，用于对所述信息采集系统传来的温度、水流量、水流位置、冰层厚度信息进行数据化计算，得出除冰液的喷洒量及喷洒时间，并生成控制命令信息传送至所述控制室；所述控制室，用于根据数据处理系统传来的控制命令，控制所述自动喷淋系统对隧道内指定区域位置进行指定时长的除冰液的喷洒；所述自动喷淋系统，受控于所述控制室，用于将所述储料系统内的除冰液喷洒在隧道内指定区域位置；所述储料系统，用于存储并向自动喷淋系统供应除冰液，同时对回流的除冰液进行回收再利用。
10.具体到信息采集系统的组成部件及相应的功能，所述信息采集系统包括用于采集隧道内部温度传感器、用于采集、隧道壁水流量和分析定位水流位置信息的水量感知定位模块、隧道内壁结冰厚度信息的红外光感模块。
11.具体到自动喷淋系统的组成部件及相应的功能，所述自动喷淋系统包括喷头、卡槽钢轨道、喷头移动器、喷头定位器；所述喷头通过喷头移动器滑动连接在所述卡槽钢轨道上，所述喷头定位器安装在所述喷头移动器上。
12.具体到储料系统的组成部件及相应的功能，所述储料系统包括用于存储除冰剂存储并并且接收规定浓度回收液的原料罐、用于探测回流液浓度的浓度感应器、拥有控制回流液回收的可控单通过滤阀门、用于储存通过可控单通过滤阀门的回收液的回收罐。浓度感应器用来探测回流液体的浓度，并且将浓度信息反馈至可控单通过滤阀门可控单通过滤阀门在接收到浓度感应器的信息后，对浓度过低的回流液体进行拦截，浓度达到回收标准的液体通过该阀门至回收罐。
13.具体到控制室内的组成部件及相应的功能，以及其与所述自动喷淋系统的控制关系，所述控制室包括为整个系统提供动力的电源、用于将除冰剂自所述原料罐泵送至所述喷头的喷射泵、用于控制所述喷头喷洒除冰剂时间的继电计时器、用于控制所述喷头移动器移动并接收所述喷头定位器位置信息反馈的喷头控制器。
14.本隧道内的防冰除冰方法，上述的隧道内的防冰除冰装置，按照以下步骤进行，
15.s1
‑
开启总电源；
16.s2
‑
信息采集：所述信息采集系统各传感器和探测模块进行信息采集；
17.其中，所述温度传感器探知隧道内温度t(℃)，所述水量感知定位模块对渗流的位置及水流量的大小进行探测，所述红外光感模块测量冰面的厚度h(mm)，然后将信息传递至所述数据处理系统；
18.s3
‑
信息处理：所述数据处理系统根据所述信息采集系统所传来的原始信息按照算法进行计算，得到除冰剂的喷洒量，并将数据指令传送给所述控制室；
19.所述算法具体为：s＝h
×
|t|
×
e；式中，s为喷洒量，单位为m3；e为温度转化系数e，取值范围(0.1～3.0)；
20.s4
‑
喷头控制：所述控制室接收所述数据处理系统传来的数据指令后，对控制室内部的各个单元的工作进行控制；
21.其中，所述喷射泵将除冰剂泵送至喷头，所述继电计时器控制喷洒时间，所述喷头控制器控制喷头的移动状况并根据所述喷头定位器的反馈信息对喷头进行位置调整；
22.所述继电计时器具体计时逻辑为：t＝s/πd2，式中，t为喷洒时间，单位为min；d为喷头半径单位为mm；
23.s5
‑
除冰液喷洒：所述自动喷淋系统接收所述控制室指令，所述喷头移动器带动喷头利用卡槽轨道钢移动至规定位置，进行规定时长的除冰液喷洒；
24.s6
‑
回流液回收：除冰液喷洒过程中，所述浓度感应器采集回流液的浓度信息并传送至所述可控单通过滤阀门，可控单通过滤阀门根据浓度信息进行开关状态的判定，对浓度过低的回流液体进行拦截，对浓度达到回收标准的液体开启阀门放行回收到所述回收罐，回收罐对回收的回流液体进行加工，达到使用标准后将回收液泵送至所述原料罐，实现循环再利用。
25.本实用新型一种隧道内的防冰除冰装置，克服了现有除冰剂方法的缺陷，其通过输入点智能化感应信号采集、分析处理，和机械化配套设备控制输出，降低了隧道渗水的冰点以防止结冰，实现了隧道内自动化防冻除冰，同时能够实现除冰液的回收、处理及循环利用，广泛适用于隧道、地铁及其他封闭式路段配套。
附图说明
26.下面结合附图对本实用新型一种隧道内的防冰除冰装置及方法作进一步说明：
27.图1是本隧道内的防冰除冰装置的应用状态参考图；
28.图2是本隧道内的防冰除冰装置的运行逻辑线框图；
29.图3是本隧道内的防冰除冰方法的步骤流程图。
30.图中：
[0031]1‑
信息采集系统；101
‑
温度传感器、102
‑
水量感知定位模块、103
‑
红外光感模块；
[0032]2‑
数据处理系统；
[0033]3‑
控制室；301
‑
电源、302
‑
喷射泵、303
‑
继电计时器、304
‑
喷头控制器
[0034]4‑
自动喷淋系统；401
‑
喷头、402
‑
卡槽钢轨道、403
‑
喷头移动器、404
‑
喷头定位器
[0035]5‑
储料系统；501
‑
原料罐、502
‑
浓度感应器、503
‑
可控单通过滤阀门、504
‑
回收罐。
具体实施方式
[0036]
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0037]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0038]
以下用具体实施例对本实用新型技术方案做进一步描述，但本实用新型的保护范围不限制于下列实施例。
[0039]
实施方式：如图1、2所示，本隧道内的防冰除冰装置包括信息采集系统1、数据处理系统2、控制室3、自动喷淋系统4、储料系统5，其中，所述信息采集系统1，用于采集隧道内部的温度、隧道壁的水流量和分析定位水流位置、隧道内壁结冰厚度的信息，并将信息传送至所述数据处理系统2；所述数据处理系统2，用于对所述信息采集系统1传来的温度、水流量、水流位置、冰层厚度信息进行数据化计算，得出除冰液的喷洒量及喷洒时间，并生成控制命令信息传送至所述控制室3；所述控制室3，用于根据数据处理系统2传来的控制命令，控制所述自动喷淋系统4对隧道内指定区域位置进行指定时长的除冰液的喷洒；所述自动喷淋系统4，受控于所述控制室3，用于将所述储料系统5内的除冰液喷洒在隧道内指定区域位置；所述储料系统5，用于存储并向自动喷淋系统供应除冰液，同时对回流的除冰液进行回收再利用。
[0040]
具体到上述各系统的组成部件及系统部件之间的相应功能和逻辑关系，所述信息采集系统1包括用于采集隧道内部温度的温度传感器101、用于采集、隧道壁水流量和分析定位水流位置信息的水量感知定位模块102、隧道内壁结冰厚度信息的红外光感模块103。所述自动喷淋系统4包括喷头401、卡槽钢轨道402、喷头移动器403、喷头定位器404；所述喷头401通过喷头移动器403滑动连接在所述卡槽钢轨道402上，所述喷头定位器404安装在所述喷头移动器403上。所述储料系统5包括用于存储除冰剂存储并并且接收规定浓度回收液的原料罐501、用于探测回流液浓度的浓度感应器502、拥有控制回流液回收的可控单通过滤阀门503、用于储存通过可控单通过滤阀门503的回收液的回收罐504。浓度感应器502用来探测回流液体的浓度，并且将浓度信息反馈至可控单通过滤阀门503可控单通过滤阀门503在接收到浓度感应器502的信息后，对浓度过低的回流液体进行拦截，浓度达到回收标准的液体通过该阀门至回收罐504。所述控制室3包括为整个系统提供动力的电源301、用于将除冰剂自所述原料罐501泵送至所述喷头401的喷射泵302、用于控制所述喷头401喷洒除冰剂时间的继电计时器303、用于控制所述喷头移动器403移动并接收所述喷头定位器404位置信息反馈的喷头控制器304。
[0041]
实施例：如图3所示，本隧道内的防冰除冰方法利用上述的隧道内的防冰除冰装置，按照以下步骤进行，
[0042]
s1
‑
开启总电源；
[0043]
s2
‑
信息采集：所述信息采集系统各传感器和探测模块进行信息采集；
[0044]
其中，所述温度传感器探知隧道内温度t(℃)，所述水量感知定位模块对渗流的位置及水流量的大小进行探测，所述红外光感模块测量冰面的厚度h(mm)，然后将信息传递至所述数据处理系统；
[0045]
s3
‑
信息处理：所述数据处理系统根据所述信息采集系统所传来的原始信息按照算法进行计算，得到除冰剂的喷洒量，并将数据指令传送给所述控制室；
[0046]
所述算法具体为：s＝h
×
|t|
×
e；式中，s为喷洒量，单位为m3；e为温度转化系数e，取值范围(0.1～3.0)；
[0047]
s4
‑
喷头控制：所述控制室接收所述数据处理系统传来的数据指令后，对控制室内部的各个单元的工作进行控制；
[0048]
其中，所述喷射泵将除冰剂泵送至喷头，所述继电计时器控制喷洒时间，所述喷头控制器控制喷头的移动状况并根据所述喷头定位器的反馈信息对喷头进行位置调整；
[0049]
所述继电计时器具体计时逻辑为：t＝s/πd2，式中，t为喷洒时间，单位为min；d为喷头半径单位为mm；
[0050]
s5
‑
除冰液喷洒：所述自动喷淋系统接收所述控制室指令，所述喷头移动器带动喷头利用卡槽轨道钢移动至规定位置，进行规定时长的除冰液喷洒；
[0051]
s6
‑
回流液回收：除冰液喷洒过程中，所述浓度感应器采集回流液的浓度信息并传送至所述可控单通过滤阀门，可控单通过滤阀门根据浓度信息进行开关状态的判定，对浓度过低的回流液体进行拦截，对浓度达到回收标准的液体开启阀门放行回收到所述回收罐，回收罐对回收的回流液体进行加工，达到使用标准后将回收液泵送至所述原料罐，实现循环再利用。
[0052]
本隧道内的防冰除冰装置及方法克服了现有除冰剂方法的缺陷，其通过输入点智
能化感应信号采集、分析处理，和机械化配套设备控制输出，降低了隧道渗水的冰点以防止结冰，实现了隧道内自动化防冻除冰，同时能够实现除冰液的回收、处理及循环利用，广泛适用于隧道、地铁及其他封闭式路段配套。
[0053]
以上描述显示了本实用新型的主要特征、基本原理，以及本实用新型的优点。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施方式或者实施例的细节，且在不背离本实用新型的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此应将上述实施方式或者实施例看作示范性的，且非限制性的。本实用新型的范围由所附权利要求而非上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0054]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。