一种高寒区炮孔除冰及孔内温度监测系统的制作方法

1.本发明涉及一种太阳能除冰及光纤感温技术领域，特别是涉及一种高寒区炮孔除冰及孔内温度监测系统。


背景技术：

2.拉萨市墨竹工卡县为我国高原高寒地区，该地区露天矿山进行爆破作业时，爆破区域炮孔成孔后，渗流水通过岩石裂隙流入孔内，由于受当地海拔高度、气候、昼夜温差、水文地质的多种因素影响，经过一定时间导致炮孔内渗流水完全冻结，从而无法进行装药工序。又因为高寒矿区具有供电困难、炮孔二次钻孔极不方便等特点，因此常规除冰方式从经济、实用的角度都无法满足高寒区孔内除冰要求。
3.传统除冰方式对于除冰效果的好坏并无具体评判标准，无法实时监测除冰装置在不同环境下除冰效果。因此引入太阳能除冰与分布式光纤感温系统相结合的方式，从根本上解决恶劣条件下炮孔除冰及除冰效果监测问题。


技术实现要素：

4.针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供一种高寒区炮孔除冰及孔内温度监测系统，使其适用于矿区顶部各种恶劣条件要求，且具有低碳节能可持续、除冰效果好等特点。
5.为了解决上述问题，本发明提供一种高寒区炮孔除冰及孔内温度监测系统，包括太阳能电板和分布式光纤测温主机，所述太阳能电板的下端设置有太阳能电板控制器，所述太阳能电板的右端设置有所述分布式光纤测温主机，其中，还包括固定结构和发热结构，所述固定结构设置在所述太阳能电板的下端并且所述固定结构包括第一固定支架、第二固定支架、第三固定支架和第四固定支架，所述第一固定支架、所述第二固定支架、所述第三固定支架和所述第四固定支架呈矩形结构设置，所述发热结构包括电热丝和三通耐高温pvc软管，所述电热丝设置在所述太阳能电板的下端并且所述电热丝与所述太阳能控制器连接，所述电热丝形成闭合发热线圈嵌入所述三通耐高温pvc软管内部。
6.优选的，所述三通耐高温pvc软管包括第一通路、第二通路和第三通路，所述第一通路和所述第二通路内均设置有所述电热丝，所述第三通路内设置有所述分布式感温光纤，所述分布式感温光纤与所述分布式光纤测温主机连接。
7.优选的，所述太阳能电板上端设置有电板保护罩，所述电板保护罩通过护罩支架与所述太阳能电板连接。
8.优选的，所述电热丝、所述分布式感温光纤与所述三通耐高温pvc软管之间均通过导热介质填充。
9.优选的，所述太阳能电板内设置砷化镓电池。
10.优选的，所述分布式光纤测温主机上设置有光纤连接头，所述所述分布式光纤测温主机通过所述光纤连接头与所述分布式感温光纤连接。
11.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
12.1、本发明通过能量方程换算其产生能量大于冰冻炮孔融化所需热量，保证常规情况下该系统融冰效果。且在除冰系统中增加分布式光纤测温主机及分布光纤，用于实时监测各种复杂环境下冰冻孔内的温度。
13.2、本发明由于移动系统的存在，便于运输，使用灵活方便；使用太阳能除冰原理节能环保，且使用理论推导证实除冰可行性，可再回收循环使用；在节能除冰的基础上添加温度监测系统，可作为智能调节输出能量的依据。
附图说明
14.图1是本发明的实施例平面结构示意图；
15.图2是本发明的实施例立体结构示意图；
16.图3是本发明的实施例三通耐高温pvc软管a-a内部截面图；
17.图4是本发明的实施例三通耐高温pvc软管底部结构示意图。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图与实例对本发明作进一步详细说明，但所举实例不作为对本发明的限定。
19.如图1至图4所示，本发明的实施例包括太阳能电板1；所述太阳能电板顶部设有电板保护罩2，电板保护罩具有一定塑性，且不影响太阳能电板1对太阳能的摄入，电板保护罩2与太阳能电板1通过四根护罩支架21卡扣连接；太阳能电板1由四根固定支架3组成，固定支架3由固定支座31及液压伸缩装置32组成；太阳能电板1底部设有太阳能电板控制器4，太阳能电板1内设置砷化镓电池。太阳能电板控制器4置于太阳能电板1底部，避免恶劣环境的直接接触，太阳能电板控制器4正负极连接电热丝5，电热丝5形成闭合发热线圈并嵌入三通耐高温pvc软管7内，闭合电热丝5采用发热直径0.2mm、4ω/m材质细铁丝；三通耐高温pvc软管7底部坠有重物8，以便线路置于炮孔底部；三通耐高温pvc软管7的第三通路内设置用于温度监测的分布式感温光纤6，分布式感温光纤6顶部与分布式光纤测温主机9中光纤连接头91并联，分布式光纤测温主机9内设置测温系统显示屏92，便于实时监测温度数据。当孔内温度达不到除冰需求时使用电板控制器4加大输出功率从而产生更多能量。
20.本实施例中，三通耐高温pvc软管7其中两通内设置闭合电热丝5，第三通内设置分布式感温光纤6，闭合电热丝5及分布式感温光纤6与三通耐高温pvc软管7中间使用导热介质充实。
21.本实施例中，分布式光纤测温主机9为便捷式一体机共12个光纤连接头91，即可以同步监测12通路光纤温度变化。
22.本实施例中，太阳能电板1尺寸1000mm*1000mm，太阳能电板1采用砷化镓电池，砷化镓太阳能电板转换效率≥37％。由太阳能照射在地球上每平方米的功率约为1000w/h，太阳能电板光照时间8h/天计算，一日可产生1000*1*0.37*8＝2960w，即2.9度电能。电热丝电阻转化率80％。1度电产生热量为：1度电＝1000w*h＝1000*3600w*s＝3600000j＝3600kj。则太阳能电板串联电热丝日产生热量计算公式为：e＝2.9*3600*0.8＝8352kj。
23.本实施例中，炮孔直径0.12m，孔深18m。则炮孔完全冻结时冰冻体积为π*0.062*18
≈0.2036m3，由冻冰密度900kg/m3，可得炮孔完全冻结时冰冻总质量m＝900*0.2036＝183.24kg。炮孔内温度随深度约为线性分布，最低温度孔底温度可达-10℃，简化孔内温度全为最低温度-10℃。由冻冰比热容为2100j/kg*℃，冰冻炮孔内冻冰全完融化所需总能量为：e1＝183.24*2100*10＝3848.04kj＜＜太阳能电板串联电热丝日产生热量e＝8352kj。即由能量角度分析，孔内冻冰可以完全融化。
24.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
25.在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利的技术方案和简化描述，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专利申请的限制。
26.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
27.在本说明书中，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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，除非另有明确的限定。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说明书中的具体含义。
28.在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
30.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。