CN105544346A - 一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，属于路面防冰冻装置技术领域。该公路桥梁的防冰冻系统包括雨雪传感器、温度传感器、第一检测电路、第二检测电路、中央处理模块和防冰冻装置，所述第一检测电路和第二检测电路结构相同，均包括有第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和三极管。本发明在大雪天可防止路面结冰打滑，保证了车辆的行驶安全，对道路交通安全具有重要的意义。

Description

一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统

技术领域

本发明涉及一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，属于路面防冰冻装置技术领域。

背景技术

每到冬季，我国大部分地区就会出现冰冻、雨雪天气，使得公路、桥梁、隧道口等局部区域出现结冰现象，行驶在此路面上的汽车运行非常困难，还会因车轮打滑造成交通安全事故，严重威胁人民的生命财产安全。

申请号为201220232539.6，申请日为2012年5月22日的实用新型公开了一种基于相变储能材料的桥面防冰装置，包括多根密封的相变储能材料储存管，相变储能材料储存管内存储有相变储能材料，相变储能材料储存管埋设于桥面道路的沥青层下并固定于道路混凝土基层的钢筋焊网上。该实用新型针对在冬季低温环境下桥面容易结冰的特点，选取适当的相变储能材料，利用特定封装技术将其复合铺筑于实际桥面结构中。优选的相变材料液－固相变点一般保持在3～5℃，高于水的冰点0℃，因而可在接近水结冰的温度点附近放出大量热，以阻止或延缓桥面低温结冰现象，提升防冻抗滑性能，采用相变储能材料的桥面防冰冻方法，能有效的阻止桥面结冰，不需要额外的能量补充并且不会对桥梁结构和周围环境造成任何影响。

申请号为201410010123.3，申请日为2014年1月9日的发明专利申请公开了一种用于公路桥梁的环保智能型的防冰除冰系统及方法，该系统包括路面气象信息采集子系统、喷淋子系统和控制子系统；所述的路面气象信息采集子系统包括用于采集大气温度、湿度、风速、路面冰雪水状况和采集路面温度的气象传感器；所述的喷淋子系统包括除冰液制作罐(17)、除冰液工作罐(1)、除冰液输出总管、多条除冰液输出支路和多个喷嘴(15)。该用于公路桥梁的环保智能型的防冰除冰系统及方法能实现高效、智能、自动除冰，社会效益显著。

申请号为201410419459.5，申请日为2014年8月25日的发明专利申请涉及一种高速公路路面用超声波防冰除冰成套装置，属除冰工具领域和公路养护装置领域。其特征在于控制开启和停止装置1连接调节装置2、超声波发生装置3、换能装置4相互连接，共同构成成套单元12，温度传感器5通过联结装置11连接成套单元12，湿度传感器6通过联结装置11连接成套单元12，结冰厚度传感器7通过联结装置11连接成套单元12，蓄能电池8连接成套单元12，外接电源9连接电源适配器10，电源适配器10连接成套单位和蓄能电池8，控制开启与停止装置接收传感器信号并通过调节装置2、超声波发生装置3、换能装置4间的协调控制使换能装置4产生高频机械振荡，使路面液体发生空化作用，产生高效冲击波使液体表面发生有限振幅的表面张力波，阻止路面结冰。

目前的公路、桥梁路面除冰系统主要侧重在除冰装置、方法的改进以及尽量减少对路面结构的损坏。但在天气条件恶劣时，系统中的电路模块由于长期使用，且周围环境恶劣，很容易出现模块连接异常的情况，这样很容易影响限速系统的效果，甚至出现监测传感器采集的气象信息并没有传输出去且桥梁路面除冰系统仍在使用的情况。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，在大雪天可防止路面结冰打滑，保证了车辆的行驶安全，对道路交通安全具有重要的意义。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，包括雨雪传感器、温度传感器、第一检测电路、第二检测电路、中央处理模块和防冰冻装置，其中雨雪传感器、第一检测电路和中央处理模块顺序连接，温度传感器、第二检测电路和中央处理模块顺序连接，中央处理模块和防冰冻装置连接；

所述第一检测电路和第二检测电路结构相同，均包括有第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和三极管；所述第一电阻的第二端与第二电阻的第一端、第一电容的第一端和第二电容的第一端连接；所述第二电阻的第二端、第一电容的第二端和第二电容的第二端接地；所述三极管的基极与第二电容的第一端连接，所述三极管的射极接地，所述三极管的集电极与第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端连接至中央处理模块；在第一检测模块中，所述第一电阻的第一端连接至雨雪传感器；在第二检测模块中，所述第一电阻的第一端连接至温度传感器。

作为本发明的一种优选技术方案：所述中央处理模块和防冰冻装置通过无线通讯模块连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述无线通讯模块采用3G无线网络。

作为本发明的一种优选技术方案：所述温度传感器为热电偶。

作为本发明的一种优选技术方案：所述防冰冻装置包括顺序连接的压电陶瓷、温度触点开关和电热器件。

作为本发明的一种优选技术方案：所述压电陶瓷为多层压电陶瓷叠置构成，各层压电陶瓷串联连接。

本发明所述一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明的防冰冻系统中设有检测电路，可以检测系统中模块连接是否异常，并在出现连接异常时输出提示信息，增强了系统的可维护性。

2、本发明可以实现气象信息的全自动采集、传输、监控以及预警信息的发布，且传输的信号可靠性高。

3、本发明可以智能、自动除冰，极大地节约了人力，对公路、桥梁的路面没有损坏，降低了路面的养护成本。

4、本发明无需封闭交通即可自动除冰，保障了冰冻季节公路、桥梁的通畅，保证了车辆的行车安全，对道路交通安全具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统的原理图。

图2为本发明第一检测电路和第二检测电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。

一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统如图1所示，包括雨雪传感器、温度传感器、第一检测电路、第二检测电路、中央处理模块和防冰冻装置，其中雨雪传感器、第一检测电路和中央处理模块顺序连接，温度传感器、第二检测电路和中央处理模块顺序连接，中央处理模块和防冰冻装置连接；

所述第一检测电路和第二检测电路结构相同如图2所示，均包括有第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和三极管；所述第一电阻的第二端与第二电阻的第一端、第一电容的第一端和第二电容的第一端连接；所述第二电阻的第二端、第一电容的第二端和第二电容的第二端接地；所述三极管的基极与第二电容的第一端连接，所述三极管的射极接地，所述三极管的集电极与第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端连接至中央处理模块；在第一检测模块中，所述第一电阻的第一端连接至雨雪传感器；在第二检测模块中，所述第一电阻的第一端连接至温度传感器。

作为本发明的一种优选技术方案：所述中央处理模块和防冰冻装置通过无线通讯模块连接。

作为本发明的一种优选技术方案：所述无线通讯模块采用3G无线网络。

作为本发明的一种优选技术方案：所述温度传感器为热电偶。

作为本发明的一种优选技术方案：所述防冰冻装置包括顺序连接的压电陶瓷、温度触点开关和电热器件。

作为本发明的一种优选技术方案：所述压电陶瓷为多层压电陶瓷叠置构成，各层压电陶瓷串联连接。

实施例一：

所述第一检测电路块包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2和三极管Q1；所述第一电阻R1的阻值大小为10千欧，所述第二电阻R2的阻值大小为20千欧，所述第三电阻R3的阻值大小为10千欧，所述第一电容C1的容量大小为0.1微法，所述第二电容C2的容量大小为100微法。所述三极管Q1可以采用S9013三极管。所述第一电阻R1的第一端连接至雨雪传感器，所述第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端、第一电容C1的第一端和第二电容C2的第一端连接；所述第二电阻R2的第二端、第一电容C1的第二端和第二电容C2的第二端接地；所述三极管Q1的基极与第二电容C2的第一端连接，所述三极管Q1的射极接地，所述三极管Q1的集电极与第三电阻R3的第一端连接，所述第三电阻R3的第二端连接至中央处理模块。

本发明可以检测系统中模块连接是否异常，并在出现连接异常时输出提示信息，增强了系统的可维护性。

本发明采用雨雪传感器检测公路、桥梁上是否下雪。雨雪传感器利用雨水的导电特性，采用先进检测电路，检测是否有雨雪。雨雪传感器采用表面栅形电极感应外界雨雪情况，内部采用进口智能微处理器，反应灵敏、测量精度高。内置自动加热装置可排除雨雪附着的干扰，保障系统的正常运行。输出为一组常开、一组常闭开关信号，方便安装使用。雨雪传感器可广泛用于气象、海洋、环境、机场、港口、实验室、工农业及交通等领域的雨雪有无定性测量。具有以下优点：1、精度高，输入线电阻高，稳定性好。2、体积小，安装方便。3、传输距离长，抗干扰能力强。4、结构设计合理，使用寿命长。5、密封性好。

本发明的防冰冻装置包括顺序连接的压电陶瓷、温度触点开关和电热器件。当公路、桥梁上有汽车运行时，汽车的重量通过公路、桥梁的路面压在压电陶瓷上，在压电陶瓷的左右两侧产生电压，冬天温度低于零度时，所述温度触点开关闭合，电流流过电热器件，公路、桥梁的路面被电热器件加热，温度上升，融化公路、桥梁的路面上的冰雪，从而达到防结冰效果。当天气温度高于零度时，温度触点开关断开，电热器件不起作用。这种结构简单、设计合理、适用范围广的路面防冰冻装置，可有效解决因公路、桥梁冰冻造成的车辆运行困难、存在事故隐患的技术问题。

压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应,压电陶瓷除具有压电性外,还具有介电性、弹性等,已被广泛应用于医学成像、声传感器、声换能器、超声马达等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性，压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。

本发明可以智能、自动除冰，极大地节约了人力，对公路、桥梁的路面没有损坏，降低了路面的养护成本。本发明无需封闭交通即可自动除冰，保障了冰冻季节公路、桥梁的通畅，保证了车辆的行车安全，对道路交通安全具有重要的意义。

上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，其特征在于，包括雨雪传感器、温度传感器、第一检测电路、第二检测电路、中央处理模块和防冰冻装置，其中雨雪传感器、第一检测电路和中央处理模块顺序连接，温度传感器、第二检测电路和中央处理模块顺序连接，中央处理模块和防冰冻装置连接；

所述第一检测电路和第二检测电路结构相同，均包括有第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和三极管；所述第一电阻的第二端与第二电阻的第一端、第一电容的第一端和第二电容的第一端连接；所述第二电阻的第二端、第一电容的第二端和第二电容的第二端接地；所述三极管的基极与第二电容的第一端连接，所述三极管的射极接地，所述三极管的集电极与第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端连接至中央处理模块；在第一检测模块中，所述第一电阻的第一端连接至雨雪传感器；在第二检测模块中，所述第一电阻的第一端连接至温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，其特征在于，所述中央处理模块和防冰冻装置通过无线通讯模块连接。

3.根据权利要求2所述的一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，其特征在于，所述无线通讯模块采用3G无线网络。

4.根据权利要求1所述的一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，其特征在于，所述温度传感器为热电偶。

5.根据权利要求1所述的一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，其特征在于，所述防冰冻装置包括顺序连接的压电陶瓷、温度触点开关和电热器件。

6.根据权利要求5所述的一种带有自检测功能的公路桥梁的防冰冻系统，其特征在于，所述压电陶瓷为多层压电陶瓷叠置构成，各层压电陶瓷串联连接。