CN103104071A - 一种智能化屋面除雪和遮阳装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化屋面除雪和遮阳装置，包括变频直驱电机和篷布，所述变频直驱电机的顶端设有太阳辐射传感器，变频直驱电机的电机轴上通过联轴器连接有篷布卷轴，篷布卷轴的另一端与设置于屋顶另一端的轴承连接；所述篷布卷轴的下方设有除雪刮板，所述篷布上设有温度传感器和薄膜压力传感器，篷布的一端与屋顶一侧的篷布卷轴连接，篷布的另一端通过钢缆与屋顶另一侧的篷布卷轴连接；所述太阳辐射传感器、温度传感器和薄膜压力传感器均通过信号线与设置于屋内的驱动控制器连接。本发明的有益效果为：本装置可迅速去除屋顶的积雪，智能化程度高，构造简单合理，维护检修方便，具有防冻功能，可极大提高屋面安全性和使用寿命。

Description

一种智能化屋面除雪和遮阳装置

技术领域

本发明涉及一种智能化屋面除雪和遮阳装置。

背景技术

在08年和其他年份的雪灾或超大降雪中，我们不难发现设计荷载较小的屋面、特别是轻钢结构屋面对屋面的积雪的厚度非常敏感，在降雪较大，屋面积雪较厚时，容易发生屋面损坏甚至坍塌，造成人民生命财产的重大损失。所以，在降雪量大地区的、或者一旦发生雪灾会产生较大危害的建筑的屋面应考虑除雪措施。

一般情况下，钢结构屋面距地面高度较高、面积较大，且在降雪时表面湿滑，所以人工除雪既不安全，又效率低下，无法满足要求。

采用融雪剂的融雪法可以大大提高除雪效率，但融雪剂对环境危害较大，对钢结构屋面也有腐蚀破坏作用。而电加热融雪需要的电负荷较大，耗电高，运行费用高。

利用机械设备除雪是最实用的除雪方法。但是，目前的机械除雪设备存在如下缺陷：1.智能化程度低，控制方式不科学；2、传动装置复杂，易发生故障，不易于安装与检修，传动损失大且不美观，实用程度不高；3、整机维护、检修不便；4、现有各种除雪设备均未考虑除雪设备本身的防冻，在大雪严寒天气下最需要除雪的时候，却容易发生冻结故障，可靠度低；5、没有兼顾遮阳功能进行设计，对低碳节能建筑的适应程度低；6、现有设备由于智能化程度低，控制方式不科学，在夜间、节假日或者天气预报不准确的情况下，往往会不能及时启动，贻误除雪的时机，造成屋面损坏。此外，如前所述，在极端严寒天气下，现有设备可靠度低，也容易因为出现设备冻结故障而贻误除雪时机。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能化屋面除雪和遮阳装置，其可迅速去除屋顶的积雪，智能化程度高，控制方式科学高效，构造简单合理，维护检修方便，具有防冻功能，可适应极端天气情况，一机两用，低碳节能，可极大提高屋面结构安全性和使用寿命。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种智能化屋面除雪和遮阳装置，包括支架、变频直驱电机和篷布，所述支架对称设置于屋顶一端的两侧，变频直驱电机通过检修法兰固定于支架上，变频直驱电机的顶端设有太阳辐射传感器，变频直驱电机的电机轴上通过联轴器连接有篷布卷轴，篷布卷轴的另一端与设置于屋顶另一端的轴承连接；所述篷布卷轴的下方设有除雪刮板，除雪刮板的除雪端紧靠篷布卷轴，除雪刮板的固定端固定于支架上；所述篷布上设有温度传感器和薄膜压力传感器，篷布的一端与屋顶一侧的篷布卷轴连接，篷布的另一端通过钢缆与屋顶另一侧的篷布卷轴连接；所述太阳辐射传感器、温度传感器和薄膜压力传感器均通过信号线与设置于屋内的驱动控制器连接。

进一步的，所述变频直驱电机上设有光电传感器。

进一步的，所述篷布的走向位于光电传感器的测光通道内。

进一步的，所述篷布与篷布卷轴的交接处设有缺口；所述缺口与光电传感器的测光通道的位置相对应。

进一步的，所述篷布的长度大于或等于两个屋面的跨度。

进一步的，所述除雪刮板与支架之间连接有限位弹簧。

进一步的，所述除雪刮板和篷布卷轴上均设有发热电缆。

进一步的，所述驱动控制器的数量为两个，两个驱动控制器对称设置于屋内并通过信号线连接。

本发明的有益效果为：

1、智能化程度高，控制方式科学高效：使用了太阳辐射传感器、光电传感器、薄膜压力传感器、温度传感器等多种传感器，在驱动和控制器的控制下，本装置可以完全智能化运行，智能化程度远远高于现有技术。其中以薄膜压力传感器为例，该传感器可直接测量屋面上积雪的压力，准确控制除雪设备的启动时机，比现有的人工控制或气候控制技术更为及时、准确、实用、高效。

2、构造简单合理：采用变频直驱电机，直接连接传动，构造简单合理，不易发生故障，传动损失小。

3、整机维护、检修方便：本装置整机构造简单，部件较少，通过法兰与支架连接，易于拆卸维护、检修。

4、有防冻保护功能，可靠度高：在篷布卷轴和除雪刮板上均设有发热电缆。在极端严寒天气下，发热电缆通电时可对篷布卷轴、卷轴上的篷布以及除雪刮板进行升温除冰，保证其正常运行，避免在大雪严寒天气下发生冻结故障。

5、一机两用,低碳节能：本发明兼顾遮阳功能进行设计，设有太阳辐射传感器，当夏季太阳辐射较大，室内空调环境通过屋面（或屋面上的采光带）得热量较大时，可使用本装置对屋面进行覆盖遮阳，有效降低建筑物空调制冷能耗。

6、提高屋面结构安全性和使用寿命：本装置在任何气候条件下可靠度高，并可在无人值守的情况下，不依赖天气预报智能化运行，及时、高效去除屋面的积雪，避免由于屋面积雪超重造成的损失，提高结构的屋面安全性和使用寿命。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置的结构示意图；

图2是本发明实施例所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置的停机状态示意图；

图3是本发明实施例所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置的待机状态、除雪状态和遮阳状态示意图。

图中：

1、支架；2、变频直驱电机；3、篷布；4、检修法兰；5、太阳辐射传感器；6、篷布卷轴；7、轴承；8、除雪刮板；9、温度传感器；10、薄膜压力传感器；11、钢缆；12、驱动控制器；13、光电传感器；14、限位弹簧；15、发热电缆。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明实施例所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置，包括支架1、变频直驱电机2和篷布3，所述支架1对称设置于屋顶一端的两侧，变频直驱电机2通过检修法兰4固定于支架1上，变频直驱电机2的顶端设有太阳辐射传感器5，变频直驱电机2的电机轴上通过联轴器连接有篷布卷轴6，篷布卷轴6的另一端与设置于屋顶另一端的轴承7连接；所述篷布卷轴6的下方设有除雪刮板8，除雪刮板8的除雪端紧靠篷布卷轴6，除雪刮板8的固定端固定于支架1上；除雪刮板8与支架1之间连接有限位弹簧14；弹限位簧14可以使除雪刮板8随着篷布卷轴6上的篷布3厚度的增加，一直与篷布3表面保持贴附；所述篷布3上设有温度传感器9和薄膜压力传感器10，篷布3的一端与屋顶一侧的篷布卷轴6连接，篷布3的另一端通过钢缆11与屋顶另一侧的篷布卷轴6连接；所述太阳辐射传感器5、温度传感器9和薄膜压力传感器10均通过信号线与设置于屋内的驱动控制器12连接；所述驱动控制器12的数量为两个，两个驱动控制器12对称设置于屋内并通过信号线连接；将本侧光电传感器12的信号发往异侧的驱动控制器12。 

所述变频直驱电机2上设有光电传感器13；光电传感器13采用对射式，在进行防水处理后，安装在机壳上。每一台本装置有两个光电传感器13，驱动控制器12可对这两个光电传感器13发出的信号进行区别控制。所述篷布3的走向位于光电传感器13的测光通道内；且篷布3与篷布卷轴6的交接处设有缺口；该缺口与光电传感器13的测光通道的位置相对应；这使得当篷布3在篷布卷轴6上时，光电传感器13的控制光线被遮挡；当篷布3完全脱离布卷轴6时、或篷布3上的缺口通过光电传感器13时，光电传感器13的控制光线可通过；光电传感器13根据光线的通断，向驱动控制器12发出控制信号。所述篷布3的长度大于或等于两个屋面的跨度。

所述篷布卷轴6和除雪刮板8上均设有发热电缆15；发热电缆15可以在极端严寒天气下，进行通电对篷布卷轴6、该篷布卷轴6上的篷布3以及除雪刮板8进行升温除冰、除霜，保证其正常运行。发热电缆15的电流通断，由驱动和控制器12根据温度传感器9的测量值进行控制。

本装置的工作方式有停机状态、待机状态、除雪状态和遮阳状态四种。为说明本装置的工作方式，则假设屋面一侧的本装置为A装置，屋面另一侧的本装置为A’装置。具体情况如下：

停机状态：篷布3全部收起，卷在A装置的篷布卷轴6上。如前所述，篷布3收起的一端与A装置的篷布卷轴6固定，另一端与均布的多根钢缆11固定，这些钢缆11跨过整个屋面后与A’装置的篷布卷轴6连接。

待机状态：篷布3展开一半，覆盖整个屋面跨度（即展开长度等于屋面跨度），另一半仍卷在A装置的篷布卷轴6上，A’装置的篷布卷轴6上没有篷布3。

除雪状态：从待机状态开始，当开始降雪，积雪厚度逐渐增加，积雪在单位面积上对屋面产生的压力通过薄膜压力传感器测量10测量，测量出的压力信号通过信号线传送至驱动控制器12。当积雪产生的压力达到设定值时，驱动控制器12发出控制信号，启动A’装置的变频直驱电机2，A’装置篷布卷轴6随之转动，带动屋面上的篷布3向A’装置一侧屋面移动。篷布3移动到A’装置篷布卷轴6处时，被卷在篷布卷轴6上，向下方运动，篷布3上的积雪由于重力作用自然落下，表面可能有局部粘接的积雪通过除雪刮板8再进行一次刮除处理。当A’装置的篷布卷轴6上的篷布3由零长度增加到篷布3总长度的一半时，除雪完毕。此时，A装置的篷布卷轴6的篷布3长度变为零。当篷布3上的积雪的压力再次达到设定值时，A装置变频直驱电机2动作，A装置的篷布卷轴6收卷1/2篷布3除雪，A’装置的篷布卷轴6长度变为零。直至下一次篷布3上的积雪的压力达到设定值，A’装置变频直驱电机2再次动作，A’装置的篷布卷轴6收卷1/2篷布3除雪，A装置的篷布卷轴6的篷布3长度变为零，如此周而复始，循环进行。

遮阳状态：太阳辐射传感器5对太阳辐射强度进行测量，并将辐射强度信号通过信号线传送至驱动控制器12，当辐射强度达到设定值时，进行遮阳状态运行。在遮阳状态下，篷布3只需完全覆盖屋面，设备动作方式与前述待机状态类似。特别的，为了延长篷布3的使用寿命，当温度传感器9测量到篷布3表面由于太阳辐射温度过高时，可启动变频直驱电机2对屋面上的篷布进行更替，动作方式类似前述除雪状态。

篷布3展开长度通过如下方法进行自动控制：在A和A’装置两侧屋面的端部均设有光电传感器13。结合上述工况，当该A’装置侧光电传感器13被篷布3遮挡时发出控制型号，表示篷布3已到位，A’装置的变频直驱电机2就停止工作，屋面篷布3覆盖完成。当A’装置进一步动作除雪，A装置的篷布3被完全覆盖在屋面，A装置篷布3上的缺口通过光电传感器13，光电传感器13发出控制信号，A’装置的变频直驱电机2就停止工作。反行程的控制方式可参照正行程进行。篷布3的收卷和展开动作行程控制，既可以用上述方法。也可以使用其他任何现有控制技术。

本发明中，各传感器防水信号线直接包覆在篷布3内，信号线一端与各传感器相连接，另一端穿入篷布卷轴6内的同轴空管内，再通过篷布卷轴6端部的导电滑环与支架1内的信号线连接，并最终接入驱动控制器12。所述驱动控制器12按现有技术生产，可接收所述太阳辐射传感器5、温度传感器9、薄膜压力传感器10、光电传感器8的信号，根据预设的运行程序，对变频直驱电机2进行驱动和运行控制，对发热电缆15进行通断控制，使本装置可以实现在无人值守的情况下，不依赖天气预报智能化运行。

实际运用时，可将多组本装置并排设置，覆盖整个屋面。两组本装置交接处的电机安装位置，会出现略大于电机宽度的篷布3无法覆盖的间隙，可将该间隙安排在屋面结构梁的相应位置，因为该位置的荷载承受能力最大，不易发生损坏。另外，在不需遮阳或除雪的过渡季或需要对设备进行保养检修时，在停机状态下，通过检修法兰4较方便的把变频直驱电机2、篷布卷轴6和篷布3等主要部件拆下保养和检修。篷布3端头和钢缆11也使用可拆卸接头连接，可方便拆除。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能化屋面除雪和遮阳装置，包括支架（1）、变频直驱电机（2）和篷布（3），其特征在于：所述支架（1）对称设置于屋顶一端的两侧，变频直驱电机（2）通过检修法兰（4）固定于支架（1）上，变频直驱电机（2）的顶端设有太阳辐射传感器（5），变频直驱电机（2）的电机轴上通过联轴器连接有篷布卷轴（6），篷布卷轴（6）的另一端与设置于屋顶另一端的轴承（7）连接；所述篷布卷轴（6）的下方设有除雪刮板（8），除雪刮板（8）的除雪端紧靠篷布卷轴（6），除雪刮板（8）的固定端固定于支架（1）上；所述篷布（3）上设有温度传感器（9）和薄膜压力传感器（10），篷布（3）的一端与屋顶一侧的篷布卷轴（6）连接，篷布（3）的另一端通过钢缆（11）与屋顶另一侧的篷布卷轴（6）连接；所述太阳辐射传感器（5）、温度传感器（9）和薄膜压力传感器（10）均通过信号线与设置于屋内的驱动控制器（12）连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置，其特征在于：所述变频直驱电机（2）上设有光电传感器（13）。

3.根据权利要求2所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置，其特征在于：所述篷布（3）的走向位于光电传感器（13）的测光通道内。

4.根据权利要求3所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置，其特征在于：所述篷布（3）与篷布卷轴（6）的交接处设有缺口；该缺口与光电传感器（13）的测光通道的位置相对应。

5.根据权利要求4所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置，其特征在于：所述篷布（3）的长度大于或等于两个屋面的跨度。

6.根据权利要求5所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置，其特征在于：所述除雪刮板（8）与支架（1）之间连接有限位弹簧（14）。 

7.根据权利要求6所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置，其特征在于：所述除雪刮板（8）和篷布卷轴（6）上均设有发热电缆（15）。 

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种智能化屋面除雪和遮阳装置，其特征在于：所述驱动控制器（12）的数量为两个，两个驱动控制器（12）对称设置于屋内并通过信号线连接。

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