一种高速公路路面降温及除冰系统的制作方法

1.本发明涉及交通安全领域，具体涉及一种高速公路路面降温及除冰系统。


背景技术：

2.我国高速公路沥青路面众多，由于沥青材料特性，夏季高温会导致沥青路面软化，在车辆荷载的作用下更容易造成路面病害。冬季冰雪覆盖路面，不但影响高速公路通行能力还会对行车造成安全隐患。
3.我国路面降温主要有铺设热反射材料、沥青混合料中添加相变材料和洒水三种方式。然而铺设热反射材料存在造价高、施工难度大等问题。沥青混合料中添加相变材料存在稳定性差问题。洒水降温主要有车辆洒水降温和就近抽取地下水喷洒降温两种方式，但高速公路里程较长，车辆洒水降温难以满足高速公路沥青路面降温需求，开采地下水容易造成沿线路基、桥涵等构筑物发生不均匀沉降，影响其使用寿命。
4.我国对路面除冰融雪主要有撒布融雪剂、机械清除法和热力融冰雪法。然而融雪剂在低温下自身难以融化，存在效果差、综合成本高问题，绝大多数融雪剂具有腐蚀性，容易破坏路面结构和生态环境。机械清除法存在清除效果较差、需要大量人力、清理具有延后性以及清除作业时会降低道路通行能力等问题。热力融冰雪法虽然效果较好，但存在耗能大问题。单纯利用太阳能和风能难以满足需求，同时，高速公路里程较长，沿线架设供电线路造价高昂。


技术实现要素：

5.技术问题：针对上述存在的问题，本发明提供了一种高速公路路面降温及除冰系统，将自然降水储存在净水池和蓄水箱中，采用太阳能集热和相变蓄热相结合方式对水进行升温或降温，通过喷洒对路面降温或除冰融雪。
6.技术方案：本发明是一种高速公路路面降温及除冰系统，所述系统主要由太阳能集热模块、蓄水模块、电源模块、喷洒模块和控制模块组成；所述太阳能集热模块包括太阳能集热器，所述蓄水模块包括蓄水箱、净水池和净水装置，所述电源模块包括太阳能电池板和蓄电装置，所述喷洒模块包括自动旋转喷头，所述控制模块包括控制器、温度传感器和温湿度传感器；所述自动旋转喷头通过管道与蓄水箱连接，所述蓄水箱通过第二水泵、第一止回阀和温度传感器组成的上水管路与太阳能集热器相连，再通过下水管路使太阳能集热器与蓄水箱闭合；所述蓄水箱同时与净水池通过第二止回阀和第三水泵连接，所述净水池通过净水装置后通往路侧排水沟；所述太阳能电池板与蓄电装置连接，所述蓄电装置接控制器，由控制器控制各个部分。
7.所述自动旋转喷头和温湿度传感器设在道路分隔带两侧。
8.所述净水装置设在排水沟处，利用路拱坡度将汇入排水沟的自然降水，经过滤净化后储蓄到蓄水箱和净水池；同时，也能将系统喷洒作业时流入排水沟的水收集起来，循环使用。
9.所述蓄水箱埋设于地下，箱体顶部设有排气阀，外层设有相变蓄热材料和保温层。
10.所述太阳能集热器设有热水箱，热水箱依次串联后与蓄水箱通过上水管和下水管形成闭合。
11.所述蓄电装置与蓄水箱连接，可以对蓄水箱内的水进行加热。
12.本发明工作原理：本系统利用自然降水，经所述净水装置简单过滤后通过水泵泵送到净水池，经过所述净水池沉淀后通过第三水泵泵送到蓄水箱，所述温湿度传感器采集路面温度以及空气湿度，并向控制器发送电信号。所述控制器判断是要对蓄水箱内的水进行升温或是降温，以及判断是否需要进行喷洒作业。当所述控制器判断需要升温时，通过第二水泵向太阳能集热器内泵水，所述太阳能集热器对水进行加温。当温度传感器检测太阳能集热器内的水温超过设定值时，水泵向太阳能集热器内泵水，同时太阳能集热器内的热水会通过下水管流回蓄水箱。所述相变蓄热材料会吸取一部分热量，当天气条件恶劣，太阳能集热器无法正常加热时，相变蓄热材料释放热量对水加温。所述蓄电装置也可以通过安装在蓄水箱内部的电热装置对水加热。当所述控制器判断需要进行降温时，除了满足太阳能集热器蒸发的基本需求外，太阳能集热器不进行加热循环。所述相变蓄热材料会吸收一部分热量，起到降温效果。同时，本系统中将所述蓄水箱埋设与地下，利用地下温度夏天低于地表、冬天高于地表的现象，可以起到降温和升温的辅助作用。所述温湿度传感器测定值超过预设值时，控制器启动水泵泵水，自动旋转喷头开始喷洒作业。
13.所述蓄水箱顶部设有排气阀。
14.所述太阳能集热器设有水箱，所述水箱设有排气阀。
15.所述相变蓄热材料选择含水硫酸钠充当相变蓄热材料。
16.所述相变蓄热材料外面设有保温层。
17.有益效果：本发明提供了一种高速公路路面降温及除冰系统，可以检测路面的温湿状况，当超出设定值时，即可通过旋转喷头向路面喷水，达到对路面降温或除冰的效果。
附图说明
18.图1为一种高速公路路面降温及除冰系统结构示意图。
19.图中有，自动旋转喷头1，蓄水箱2，太阳能集热器3，净水池4，净水装置5，蓄电装置6，控制器7，太阳能电池板8，第一水泵9，第二水泵10，第一止回阀11，温度传感器12，第二止回阀13，第三水泵14，第四水泵15，第三止回阀16，排气阀17，相变蓄热材料18，保温层19，温湿度传感器20，沥青路面21。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明案例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1所示，本发明述系统主要由太阳能集热模块、蓄水模块、电源模块、喷洒模块和控制模块组成；所述太阳能集热模块包括太阳能集热器3，所述蓄水模块包括蓄水箱2、净水池4和净水装置5，所述电源模块包括太阳能电池板8和蓄电装置6，所述喷洒模块包括自
动旋转喷头1，所述控制模块包括控制器7、温度传感器12和温湿度传感器20；所述自动旋转喷头1通过管道与蓄水箱2连接，所述蓄水箱2通过水管与太阳能集热器相连，上水管设有水泵10、止回阀11和温度传感器12，通过下水管使太阳能集热器3与蓄水箱2闭合。所述蓄水箱2同时与净水池4连接，管道上设有止回阀13和水泵14，所述净水池4与路侧排水沟相连，在排水沟处设有净水装置5，所述太阳能电池板8与蓄电装置6连接，所述蓄电装置6与控制器7和蓄水箱2连接。
22.本发明提供了一种高速公路路面降温及除冰系统，所述控制器7通过温湿度传感器20的采集信息，判断是要对蓄水箱2内的水进行升温或是降温，以及判断是否需要进行喷洒作业。当所述控制器7判断需要升温时，通过水泵10向太阳能集热器3内泵水，当温度传感器12检测太阳能集热器3内的水温超过预设值时，水泵10会向太阳能集热器3内泵水，同时太阳能集热器内的热水会通过下水管流回蓄水箱。所述相变蓄热材料18会吸取一部分热量，当天气条件恶劣，太阳能集热器3无法正常加热时，相变蓄热材料18释放热量对水加温。所述蓄电装置6也可以通过安装在蓄水箱2内部的电热装置对水加热。当所述控制器7判断需要进行降温时，除了满足太阳能集热器3蒸发的基本需求外，太阳能集热器3不进行加热循环，保持蓄水箱2内的水为较低温度。此时所述相变蓄热材料18会吸收一部分热量，起到降温效果。本系统中将所述蓄水箱2埋设与地下，利用地下温度夏天低于地表、冬天高于地表的现象，可以起到降温和升温的辅助作用。所述温湿度传感器20测定值超过预设值时，控制器7启动水泵9泵水，自动旋转喷头1开始喷洒作业，从而达到路面降温或除冰目的。
23.所述自动旋转喷头1和温湿度传感器20设在分隔带两侧，所述蓄水箱2埋设在地下，在箱体内部设置电热装置，在箱体顶部设置排气管，在地表以上的排气管上设置排气阀17，所述太阳能集热器3单独设置水箱，水箱上设置排气阀，水箱串联后通过上、下水管与蓄水箱2相连，所述太阳能集热器3可设置在高速公路两侧。所述净水池4可以按一定间距建设在高速公路两侧，净水池四周设置保温材料，上方设置密封可拆卸热反射材料，减少外界环境对净水池水温的影响，同时便于工人清理。
24.所述净水装置5设置在排水沟处，当长时间缺少降水时也可将净水装置设在附近的河流湖泊处取水。
25.系统中对水源升温以太阳能集热方式为主，以蓄电装置加热和相变蓄热材料加热为辅。系统中对水源降温以相变材料降温为主，以地下降温为辅。
26.系统中通过升高水温达到及除冰的目的，在恶劣气候条件下，可以在水中加入相关化学材料，达到融冰抗凝的效果。
27.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。