CN101818472B - 太阳能路面保护系统及其保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了太阳能路面保护系统包括太阳能充放电装置，检测地表温度的地面温度传感器，设置于路面下的加热装置和水循环装置，单片机，所述的太阳能充放电装置的输出端与单片机连接，所述的单片机连接加热装置和水循环装置，单片机还连接地面温度传感器，该单片机将接收地面温度传感器的信号进行分析后，发出是否启动加热装置和水循环装置工作的命令，通过太阳能产生的能量解决路面积雪结冰的问题，同时通过夏季地下水的相对低温作用来降低夏天地表的过高温，缓解了由于夏天高温造成的路面损坏。本发明还公开了保护路面的方法，通过该方法对路面的情况进行检测可以启动加热装置对路面进行加热，确保行驶在路面上的交通工具的安全性。

Description

太阳能路面保护系统及其保护方法

技术领域

本发明涉及太阳能技术领域，特别涉及一种太阳能路面保护系统。 

背景技术

当前的道路融雪主要采取向路面抛洒融雪剂来实现，融雪剂主要分为两种，一种是以醋酸钾为主要成分的有机融雪剂，这种融雪剂融雪效果好，腐蚀性弱，但是价格昂贵，仅用在飞机场跑道等有特殊要求的场所；另一种融雪剂则是以氯盐为主要成分的无机融雪剂，如氯化钠(即食盐)、氯化钾、氯化镁、氯化钙等，这一类融雪剂融雪效果相对差些，腐蚀性也比较强，对土壤和环境的影响都比较大。另外人工铲除积雪也是最常见的方法之一，费时费力不说，也无法铲除的很干净，在公路条件不好的地段，无法靠人力清除积雪，这样对山路弯道的道路安全很不利。除了上述外，南方夏天的地表温度最高时能达到近70℃，在一些地区甚至更高，高温使得路面的沥青漆融化，对路面产生了极大的破坏性。 

另外，随着能源和环境问题的日益突出，可再生能源的开发与利用逐渐引起了世人的重视。太阳能以其清洁、分布范围广、利用方便等特点成为发展较快的可再生能源，如何能够利用太阳能来解决各种工业生产、生活中的问题也是人们关注和研究的焦点。 

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种能使太阳能电池对路面起到保护作用的系统。 

实现本发明的技术方案如下： 

太阳能路面保护系统，包括太阳能充放电装置，检测地表温度的地面温度传感器，设置于路面下的加热装置和水循环装置，以及单片机，所述的太阳能充放电装置的输出端与单片机连接，所述的单片机连接加热装置和水循环装置，单片机还连接地面温度传感器，该单片机将接收地面温度传感器的信号进行分析后，发出是否启动加热装置和水循环装置工作的命令。

采用上述方案，当冬季时通过太阳能电池板发电，由光伏控制器控制蓄电池的充、放电，当地面有结冰或者积雪产生时，由温度传感器来触发温度控制器，使给水水泵和加热装置工作；夏季可以通过温度传感器来触发给水泵工作，通过地下水的低温来使沥青路面降温，防止夏季高温使路面永久变形。 

所述水循环装置包括用于获取地下水的第一给水泵以及设置于地下的冷却水管，该第一给水泵与单片机连接，第一给水泵还与冷却水管连接。在利用加热装置对路面进行加热前，通过抽取地下水对路面进行预热，有利于节约蓄电池储蓄的电能。 

所述水循环装置还包括用于获取自来水的第二给水泵以及设置于地下的冷却水管，该第二给水泵与单片机连接，第二给水泵还与冷却水管连接。当夏天路面温度过高，通过第二给水泵抽取冷水可以对地面进行降温。 

本发明的有益效果在于：通过太阳能产生的能量解决路面积雪结冰的问题，阻止了安全事故的发生，同时通过夏季地下水的相对低温作用来降低夏天地表的过高温，缓解了由于夏天高温造成的路面损坏，本发明结构简单，环保。 

本发明另一目的是提供种利用太阳能保护路面的方法，在雨雪天气，通过该方法对路面的情况进行检测可以启动加热装置对路面进行加热，确保行驶在路面上的交通工具的安全性。 

上述太阳能路面保护方法，包括以下步骤： 

(1)在单片机内预设各个用于比较的温度的初始值； 

(2)单片机判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否小于单片机中预设的第一温度； 

(3)若步骤(2)的判断结果为是，则单片机先发出启动水循环装置工作的命令，水循环装置工作结束，单片机再发出启动加热装置工作的命令； 

(4)步骤(3)执行完毕后，单片机判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否大于单片机中预设的第四温度，若该判断结果为否，则返回步骤(3)，若该判断结果为是，则返回步骤(2)。 

上述方案的优点在于：单片机与温度传感器检测的温度进行比较后，如果路面温度低于单片机的设定值，则先启动水循环装置抽取地下水，通过地下水对地面进行预热，由于地下水具有一定温度，可以节约用太阳能蓄电池为公路进行加热所需的电能。通过地下水进行预热后，再启动蓄电池对加热装置供电，加热装置对地面进行加热，使路面温度上升，当交通工具在路面上行驶上，可以提高轮胎与路面的摩擦力，提高行驶的安全性。 

还包括步骤(21)，即，若步骤(2)的判断结果为是，则单片机判断管道温度传感器传入到单片机中的温度是否小于单片机中预设的第三温度，若判断结果为是，则执行步骤(3)。通过检测管道中的水温，如果管道中的温度过低时，可以防止因温度过低使管道中的水发生冻结，这样可以在随时需要用水时使管道中的水流动起来。 

若步骤(21)的判断结果为否，则单片机发出启动水循环装置工作的命令，水循环装置工作结束后，单片机判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否小于单片机中预设的第五温度，若该判断结果为是，则单片机继续发出启动水循环装置工作的命令，通过水循环装工作抽取地下水，同样可以利用地下水对路面进行加热。 

若步骤(2)的判断结果为否，则单片机判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否在单片机中预设的第一温度和第二温度之间，若该判断结果为否，则单片机先发出启动水循环装置工作的命令，水循环装置工作完毕后，单片机继续判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否小于单片机中预设的第六温度，若该判断结果为否，则单片机继续发出使水循环装置工作的命令，若判断结果为是，则返回步骤到(2)。当路面温度过高时，同样会降低路面与交通工具轮胎之间的摩擦力，因此本步骤的主要作用为，路面温度过高时，可以通过抽取自来水对路面进行降温，使路面降到交通工具行驶所需的温度范围内。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图 

图2为本发明的太阳能路面保护方法流程图 

图中：100为地面温度传感器，200为单片机，300为加热装置，400为太阳能电池板，500为蓄电池，600为光伏控制器，700为第一给水泵，800为冷却水管，900为第二给水泵，1000为管道温度传感器。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。 

参照图1，本发明的太阳能路面保护系统，包括太阳能电池板400，蓄电池500，以及控制蓄电池充、放电的光伏控制器600，检测地表温度的地面温度传感器100，设置于路面下的加热装置300和水循环装置，以及单片机200，所述的光伏控制器600的输入端连接太阳能电池板400，光伏控制器600的蓄电池端连接蓄电池500，输出端连接单片机，所述的太阳能充放电装置的输出端与单片机连接，所述的单片机连接加热装置300和水循环装置，单片机还连接地面温度传感器100，该单片机将接收地面温度传感器的信号进行分析后，发出是否启动加热装置和水循环装置工作的命令。 

所述水循环装置包括用于获取地下水的第一给水泵700以及设置于地下的冷却水管800，该第一给水泵700与单片机连接，第一给水泵700还与冷却水管800连接，还包括用于获取自来水的第二给水泵900以及设置于地下的冷却水管800，该第二给水泵900与单片机连接，第二给水泵900还与冷却水管800连接，所述水循环装置中设有管道温度传感器1000。 

根据上述的保护系统，制定了一种用于上述保护系统的方法，采用该方法为地面升温的过程如下： 

(1)在单片机200内预设各个用于比较的温度的初始值，在本系统中，设置了6个用于比较的温度，其中，第一温度T0的初始值为15℃，第二温度T1的初始值为35℃，第三温度T2的初始值为5℃，第四温度T3的初始值为5℃，第五温度T4的初始值为5℃，第六温度T5的初始值为45℃。 

(2)单片机200判断地面温度传感器100传入到单片机中的温度是否小于 单片机中预设的第一温度T0＝15℃。如果该判断结果为是，则执行步骤(21)，步骤(21)是：单片机200判断管道温度传感器1000传入到单片机中的温度是否小于单片机中预设的第三温度T2＝5℃，若判断结果为是，则执行步骤(3)，即单片机启动水循环装置的第一给水泵700先工作5分钟，第一给水泵700工作时间结束后，单片机再启动蓄电池为加热装置3提供电能，电热装置300工作15分钟。步骤(3)执行完毕后，单片机判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否大于单片机中预设的第四温度T3＝5℃，若该判断结果为否，则返回步骤(3)，继续对地面进行加热。若该判断结果为是，加热装置停止工作，并延迟一段时间，返回步骤(2)重新对地面进行检测。 

若上述步骤(21)的判断结果为否，则单片机发出启动水循环装置的第一给水泵700工作的命令，第一给水泵700工作结束后，单片机判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否小于单片机中预设的第五温度T4＝5℃，若该判断结果为是，则单片机继续发出启动水循环装置工作的命令，若该判断结果为否，则返回步骤(2)。 

上述方案为采用太阳能以及地下水对路面进行加热升温的过程，上述技术方案将地下水的水温与太阳能相结合，由于地下水的水温在15℃左右，因此当地面温度低于15℃的时候，先利用地下水的水温给地面加热一段时间后，再启动加热装置继续对地面加热。这样节省了存储在蓄电池中的能量，也充分利用了地下水的自然温度。 

本发明的系统及方法还可以对地面进行降温，其具体过程为： 

若步骤(2)的判断结果为否，则单片机判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否在单片机中预设的第一温度T0＝15℃和第二温度T1＝35℃之间，若该判断结果为否，则单片机先发出启动第二给水泵900工作的命令，第二给水泵900工作完毕后，单片机继续判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否小于单片机中预设的第六温度T5＝45℃，若该判断结果为否，则单片机继续发出使第二给水泵900工作的命令，若判断结果为是，第二给水泵900停止工作并延迟一段时间，返回步骤到(2)。当上述单片机判断地面温度传感器200传 入到单片机中的温度是否在单片机中预设的第一温度T0＝15℃和第二温度T1＝35℃之间，若该判断结果为是，不加热，不启动第二给水泵900，延迟一段时间返回步骤(2)重新进行检测。 

Claims (6)

1.太阳能路面保护系统，包括太阳能充放电装置，其特征在于：还包括检测地表温度的地面温度传感器，设置于路面下的加热装置和水循环装置，以及单片机，所述的太阳能充放电装置的输出端与单片机连接，所述的单片机连接加热装置和水循环装置，单片机还连接地面温度传感器，该单片机将接收地面温度传感器的信号进行分析后，发出是否启动加热装置和水循环装置工作的命令。

2.根据权利要求1所述的太阳能路面保护系统，其特征在于：所述水循环装置包括用于获取地下水的第一给水泵以及设置于地下的冷却水管，该第一给水泵与单片机连接，第一给水泵还与冷却水管连接。

3.根据权利要求1所述的太阳能路面保护系统，其特征在于：所述水循环装置还包括用于获取自来水的第二给水泵以及设置于地下的冷却水管，该第二给水泵与单片机连接，第二给水泵还与冷却水管连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的太阳能路面保护系统，其特征在于：所述水循环装置中设有管道温度传感器。

5.根据权利要求1所述的太阳能路面保护系统，其特征在于：所述的太阳能充放电装置包括太阳能电池板，蓄电池，以及控制蓄电池充、放电的光伏控制器，所述的光伏控制器的输入端连接太阳能电池板，光伏控制器的蓄电池端连接蓄电池，输出端连接单片机。

6.一种具有权利要求1所述太阳能保护系统的路面的保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在单片机内预设各个用于比较的温度的初始值；

(2)单片机判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否小于单片机中预设的第一温度；

(3)若步骤(2)的判断结果为是，则单片机先发出启动水循环装置工作的命令，水循环装置工作结束，单片机再发出启动加热装置工作的命令；

(4)步骤(3)执行完毕后，单片机判断地面温度传感器传入到单片机中的温度是否大于单片机中预设的第四温度，若该判断结果为否，则返回步骤(3)，若该判断结果为是，则返回步骤(2)。

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