CN106400638B - 一种城市道路用智能地砖 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能利用和合金领域领域，主要涉及一种城市道路用智能地砖，包括阳板、阴板、阴阳板、接线盒和控制装置。通过对纵向层状结构的具体设置，使得城市道路成为太阳能发电厂，并且同时由于设置有LED部件，使得城市道路也成为信息提供场地，随意的可以改变任何信息，使得城市整体智能化水平得到提高。通过对其中支撑部位的钢材质进行改进，使得强度和耐腐蚀性更加适应该特定的地砖要求。

Description

一种城市道路用智能地砖
技术领域
本发明属于太阳能利用和合金领域，具体涉及一种城市道路用智能地砖。
背景技术
随着科技和经济的发展，城市环境在日益改善，随着智能城市概念的普及，尤其是无人驾驶汽车等出行设备的智能化，使得城市建筑需要进一步的变革。目前的城市地板，常规都是水泥块，即使是改进也是对其清洁性和吸水性等等方面进行改进，完全没有对其智能性有任何研究，同时由于城市地面大量的暴露在太阳光下，其实是非常大的太阳能基础资源，如果不对其进行利用第一会增加全球的温度，其次也是能源的一大浪费。
发明内容
本发明的目的在于提出一种城市道路用智能地砖。
具体通过如下技术手段实现：
一种城市道路用智能地砖，包括：阳板、阴板、阴阳板、接线盒和控制装置。
所述阳板和阴板均分别从一侧与阴阳板对接，实现电连接，拼接为九块太阳能板，所述阴阳板分别与接线盒以及控制装置相连接。
所述阳板、阴板和阴阳板纵向均包括如下的层状结构：最上层为高强钢化玻璃，然后向下依次为高强钢架、压力感应器、太阳能电池片、电路板以及多孔水泥板，所述高强钢化玻璃内部均包括多个LED部件，所述LED部件、压力感应器、太阳能电池板均与电路板电连接。
所述高强钢架采用铁素体不锈钢管拼接而成，所述铁素体不锈钢管按质量百分比含量计为：C：0.01~0.03%，Si：0.8~1.0%，Mn：0.8~1.2%，Cr：11~13%，Mo：2~5.2%，Ni：0.8~1.0%，RE：0.01~0.02%，P<0.02%，S<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述阳板、阴板和阴阳板在一侧均设置有雨水通道，所述雨水通道与所述多孔水泥板连通。
所述高强钢化玻璃下部设置有与所述高强钢架尺寸相配合的凹槽，使得所述高强钢架与所述高强钢化玻璃凹凸拼接，所述高强钢架用于支撑整个城市道路用智能地砖，所述压力感应器用于感应从高强钢化玻璃上部传导来的压力数据，并将其传送给所述控制装置，所述太阳能电池片用于收集太阳能并将其转化为电能并通过所述接线盒的控制将其电能储存并应用，所述电路板与所述控制装置电连接，控制装置通过所述电路板对LED部件进行控制，所述多孔水泥板用于保证所述城市道路用智能地砖的重量且与软土层接触，同时用于将雨水通道内收集的雨水进行接纳并传送到软土层。
所述阳板一侧设置有凸块，所述阴板一侧设置有与所述凸块对应的凹部，所述阴阳板一侧设置有凸块，另外一侧设置有与凸块对应的凹部，所述凸块顶端内部设置有插接电芯片，所述凹部的顶端内部设置有插接电芯片接纳口，用于接纳插接电芯片并与其电连接，所述插接电芯片和插接电芯片接纳口与所述电路板电连接。
所述接线盒用于储存并控制太阳能电池片转化的电能。
所述控制装置用于收集压力感应器的数据并将其进行处理分析，并且用于对LED部件的控制。
作为优选，所述高强钢架成型之后进行如下的热处理步骤：
1）将成型之后的高强钢架置入到退火炉中随炉加热到850~950℃，然后保温30~50min。
2）将步骤1）退火之后的半成品置入到深冷箱中降温到-110~130℃，保温20~35min后出深冷箱，恢复至室温。
3）将步骤2）深冷处理之后的半成品置入到回火炉中，加热至220~250℃，保温30~50min后，出炉空冷至室温得到高强钢架成品。
作为优选，所述高强钢架端部均设置有插接口，用于与其他城市道路用智能地砖块中高强钢架的插接。
作为优选，每个所述阳板、阴板和阴阳板均包括9个LED部件。
作为优选，所述太阳能电池片为晶体硅太阳能电池片。
作为优选，所述控制装置包括中央处理单元、存储单元以及信号传输单元，所述信号传输单元用于将中央处理单元处理之后的数据与外部管理单位进行信号传输。
作为优选，所述九块太阳能板分别为三块阳板、三块阴板和三块阴阳板。
作为优选，所述高强钢化玻璃的厚度为3~6cm，更加优选5cm。
本发明的效果在于：
1，通过设置独特的层状结构使得城市地板即能将太阳能充分利用，又能实现智能化，同时通过LED的显示，可以将城市地砖变化为任意的指示牌、路标，甚至是足球场、篮球场等等。
由于设置了独特的层状结构形成太阳能板，但是仅靠钢化玻璃对其支撑，显然成本较高，并且也强度不够，因此通过设置支撑在钢化玻璃凹处的高强钢架使得支撑作用更加明显，但是普通的高强钢要么成本太高，要么强度和耐腐蚀性不能符合该特定结构地砖的要求，通过对现有铁素体不锈钢进行改进，尤其是通过对Si含量的改变，使得在成本不增加的情况下，增加了强度，但是Si含量提高之后对钢产生了相应的不良影响，通过稀土RE的添加，将其与Si进行配合，使得晶粒得到细化，Si的不良影响相应减小，同时铁素体不锈钢常规都是对Ni要求越低越好，但是本发明通过设定Ni的具体含量，使得其与Si的搭配使得强度得到保证。同时结合特定具体的热处理制度，使得强度得到保证。通过测试，该高强钢架的抗拉强度为480~500MPa，屈服强度为260~280MPa，伸长率为25~28%。从而在低成本的情况下，完全满足城市道路压力的要求，同时对高强钢化玻璃以及整个智能地砖起到支撑作用。提高了该智能地砖对于道路使用的耐久性和可靠性。
2，通过设置压力感应器，使得路面情况可以实时掌握，从而可以合理对路面的进一步使用方式进行实时控制。通过阳板、阴板和阴阳板的插接式设置使得一套地板为9块，并且每9块配置接线盒和控制装置，从而可以实现分块控制，也避免了每块地板都设置各个方向插接块而造成的电路容易紊乱的缺陷。
通过设置雨水通道，使得雨水能够直接渗透到多孔水泥以及其之下，避免了雨水对太阳能电池板以及其他电路的影响，并且同时还能及时对路面上雨水的疏导，避免了内涝的产生。
3，虽然城市道路用智能地砖初次投入成本相对较高，但是其可以配合后期的智能城市的建设，维护成本低并且在后期完全可以通过该地板进行盈利（太阳能发电），并且由于其吸收了太阳能，避免了全球变暖的进一步趋势，同时将其变为电能，客观上减少了其他发电形式中能源的使用，间接的也减少了碳排放。长期而言成本是非常低的。
附图说明
图1为本发明城市道路用智能地砖阳板俯视的结构示意图。
图2为本发明城市道路用智能地砖阴板俯视的结构示意图。
图3为本发明城市道路用智能地砖阳板侧视的结构示意图。
图4为本发明城市道路用智能地砖阴板侧视的结构示意图。
图5为本发明城市道路用智能地砖九块拼接的结构示意图。
图6为本发明城市道路用智能地砖LED指示时的结构示意图。
其中：1-阳块，11-LED显示部件，12-高强钢架，13-凸块，14-插接电芯片，15-雨水通道，16-凹部，2-阴块，21-插接电芯片接纳口，3-阴阳块，4-接线盒，5-控制装置，61-高强钢化玻璃，62-压力感应器，63-太阳能电池片，64-电路板，65-多孔水泥板。
具体实施方式
实施例1
一种城市道路用智能地砖，包括：阳板、阴板、阴阳板、接线盒和控制装置。
所述阳板和阴板均分别从一侧与阴阳板对接，实现电连接，拼接为九块太阳能板，所述阴阳板分别与接线盒以及控制装置相连接。
所述阳板、阴板和阴阳板纵向均包括如下的层状结构：最上层为高强钢化玻璃，然后向下依次为高强钢架、压力感应器、太阳能电池片、电路板以及多孔水泥板，所述高强钢化玻璃内部均包括9个LED部件，所述LED部件、压力感应器、太阳能电池板均与电路板电连接。
所述高强钢架采用铁素体不锈钢管拼接而成，所述铁素体不锈钢管按质量百分比含量计为：C：0.02%，Si：0.9%，Mn：1.12%，Cr：12%，Mo：3.2%，Ni：0.9%，RE：0.015%，P：0.002%，S：0.001%，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述阳板、阴板和阴阳板在一侧均设置有雨水通道，所述雨水通道与所述多孔水泥板连通。
所述高强钢化玻璃下部设置有与所述高强钢架尺寸相配合的凹槽，使得所述高强钢架与所述高强钢化玻璃凹凸拼接，所述高强钢架用于支撑整个城市道路用智能地砖，所述压力感应器用于感应从高强钢化玻璃上部传导来的压力数据，并将其传送给所述控制装置，所述太阳能电池片用于收集太阳能并将其转化为电能并通过所述接线盒的控制将其电能储存并应用，所述电路板与所述控制装置电连接，控制装置通过所述电路板对LED部件进行控制，所述多孔水泥板用于保证所述城市道路用智能地砖的重量且与软土层接触，同时用于将雨水通道内收集的雨水进行接纳并传送到软土层。
所述阳板一侧设置有凸块，所述阴板一侧设置有与所述凸块对应的凹部，所述阴阳板一侧设置有凸块，另外一侧设置有与凸块对应的凹部，所述凸块顶端内部设置有插接电芯片，所述凹部的顶端内部设置有插接电芯片接纳口，用于接纳插接电芯片并与其电连接，所述插接电芯片和插接电芯片接纳口与所述电路板电连接。
所述接线盒用于储存并控制太阳能电池片转化的电能。
所述控制装置用于收集压力感应器的数据并将其进行处理分析，并且用于对LED部件的控制。
所述高强钢架端部均设置有插接口，用于与其他城市道路用智能地砖块中高强钢架的插接。
所述太阳能电池片为晶体硅太阳能电池片。
所述高强钢架成型之后进行如下的热处理步骤：
1）将成型之后的高强钢架置入到退火炉中随炉加热到892℃，然后保温38min。
2）将步骤1）退火之后的半成品置入到深冷箱中降温到-121℃，保温29min后出深冷箱，恢复至室温。
3）将步骤2）深冷处理之后的半成品置入到回火炉中，加热至236℃，保温39min后，出炉空冷至室温得到高强钢架成品。
所述控制装置包括中央处理单元、存储单元以及信号传输单元，所述信号传输单元用于将中央处理单元处理之后的数据与外部管理单位进行信号传输。
所述九块太阳能板分别为三块阳板、三块阴板和三块阴阳板。
所述高强钢化玻璃的厚度为5cm。
实施例2
一种城市道路用智能地砖，包括：阳板、阴板、阴阳板、接线盒和控制装置。
所述阳板和阴板均分别从一侧与阴阳板对接，实现电连接，拼接为九块太阳能板，所述阴阳板分别与接线盒以及控制装置相连接。
所述阳板、阴板和阴阳板纵向均包括如下的层状结构：最上层为高强钢化玻璃，然后向下依次为高强钢架、压力感应器、太阳能电池片、电路板以及多孔水泥板，所述高强钢化玻璃内部均包括8个LED部件，所述LED部件、压力感应器、太阳能电池板均与电路板电连接。
所述高强钢架采用铁素体不锈钢管拼接而成，所述铁素体不锈钢管按质量百分比含量计为：C：0.012%，Si：0.82%，Mn：0.86%，Cr：11.2%，Mo：2.2%，Ni：0.88%，RE：0.012%，P：0.01%，S：0.002%，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述阳板、阴板和阴阳板在一侧均设置有雨水通道，所述雨水通道与所述多孔水泥板连通。
所述高强钢化玻璃下部设置有与所述高强钢架尺寸相配合的凹槽，使得所述高强钢架与所述高强钢化玻璃凹凸拼接，所述高强钢架用于支撑整个城市道路用智能地砖，所述压力感应器用于感应从高强钢化玻璃上部传导来的压力数据，并将其传送给所述控制装置，所述太阳能电池片用于收集太阳能并将其转化为电能并通过所述接线盒的控制将其电能储存并应用，所述电路板与所述控制装置电连接，控制装置通过所述电路板对LED部件进行控制，所述多孔水泥板用于保证所述城市道路用智能地砖的重量且与软土层接触，同时用于将雨水通道内收集的雨水进行接纳并传送到软土层。
所述阳板一侧设置有凸块，所述阴板一侧设置有与所述凸块对应的凹部，所述阴阳板一侧设置有凸块，另外一侧设置有与凸块对应的凹部，所述凸块顶端内部设置有插接电芯片，所述凹部的顶端内部设置有插接电芯片接纳口，用于接纳插接电芯片并与其电连接，所述插接电芯片和插接电芯片接纳口与所述电路板电连接。
所述接线盒用于储存并控制太阳能电池片转化的电能。
所述控制装置用于收集压力感应器的数据并将其进行处理分析，并且用于对LED部件的控制。
所述高强钢架端部均设置有插接口，用于与其他城市道路用智能地砖块中高强钢架的插接。
所述太阳能电池片为晶体硅太阳能电池片。
所述高强钢架成型之后进行如下的热处理步骤：
1）将成型之后的高强钢架置入到退火炉中随炉加热到902℃，然后保温50min。
2）将步骤1）退火之后的半成品置入到深冷箱中降温到-115℃，保温25min后出深冷箱，恢复至室温。
3）将步骤2）深冷处理之后的半成品置入到回火炉中，加热至230℃，保温32min后，出炉空冷至室温得到高强钢架成品。
所述控制装置包括中央处理单元、存储单元以及信号传输单元，所述信号传输单元用于将中央处理单元处理之后的数据与外部管理单位进行信号传输。
所述九块太阳能板分别为三块阳板、三块阴板和三块阴阳板。
所述高强钢化玻璃的厚度为3.5cm。
实施例3
一种城市道路用智能地砖，包括：阳板、阴板、阴阳板、接线盒和控制装置。
所述阳板和阴板均分别从一侧与阴阳板对接，实现电连接，拼接为九块太阳能板，所述阴阳板分别与接线盒以及控制装置相连接。
所述阳板、阴板和阴阳板纵向均包括如下的层状结构：最上层为高强钢化玻璃，然后向下依次为高强钢架、压力感应器、太阳能电池片、电路板以及多孔水泥板，所述高强钢化玻璃内部均包括6个LED部件，所述LED部件、压力感应器、太阳能电池板均与电路板电连接。
所述高强钢架采用铁素体不锈钢管拼接而成，所述铁素体不锈钢管按质量百分比含量计为：C：0.026%，Si：0.96%，Mn：1.18%，Cr：12.6%，Mo：5.0%，Ni：0.98%，RE：0.018%，P：0.016%，S：0.0092%，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述阳板、阴板和阴阳板在一侧均设置有雨水通道，所述雨水通道与所述多孔水泥板连通。
所述高强钢化玻璃下部设置有与所述高强钢架尺寸相配合的凹槽，使得所述高强钢架与所述高强钢化玻璃凹凸拼接，所述高强钢架用于支撑整个城市道路用智能地砖，所述压力感应器用于感应从高强钢化玻璃上部传导来的压力数据，并将其传送给所述控制装置，所述太阳能电池片用于收集太阳能并将其转化为电能并通过所述接线盒的控制将其电能储存并应用，所述电路板与所述控制装置电连接，控制装置通过所述电路板对LED部件进行控制，所述多孔水泥板用于保证所述城市道路用智能地砖的重量且与软土层接触，同时用于将雨水通道内收集的雨水进行接纳并传送到软土层。
所述阳板一侧设置有凸块，所述阴板一侧设置有与所述凸块对应的凹部，所述阴阳板一侧设置有凸块，另外一侧设置有与凸块对应的凹部，所述凸块顶端内部设置有插接电芯片，所述凹部的顶端内部设置有插接电芯片接纳口，用于接纳插接电芯片并与其电连接，所述插接电芯片和插接电芯片接纳口与所述电路板电连接。
所述接线盒用于储存并控制太阳能电池片转化的电能。
所述控制装置用于收集压力感应器的数据并将其进行处理分析，并且用于对LED部件的控制。
所述高强钢架端部均设置有插接口，用于与其他城市道路用智能地砖块中高强钢架的插接。
所述太阳能电池片为晶体硅太阳能电池片。
所述高强钢架成型之后进行如下的热处理步骤：
1）将成型之后的高强钢架置入到退火炉中随炉加热到900℃，然后保温31min。
2）将步骤1）退火之后的半成品置入到深冷箱中降温到-111℃，保温35min后出深冷箱，恢复至室温。
3）将步骤2）深冷处理之后的半成品置入到回火炉中，加热至225℃，保温36min后，出炉空冷至室温得到高强钢架成品。
所述控制装置包括中央处理单元、存储单元以及信号传输单元，所述信号传输单元用于将中央处理单元处理之后的数据与外部管理单位进行信号传输。
所述九块太阳能板分别为三块阳板、三块阴板和三块阴阳板。
所述高强钢化玻璃的厚度为5.6cm。

Claims (8)

1.一种城市道路用智能地砖，其特征在于，包括：阳板、阴板、阴阳板、接线盒和控制装置；
所述阳板和阴板均分别从一侧与阴阳板对接，实现电连接，拼接为九块太阳能板，每块所述阴阳板分别与接线盒以及控制装置相连接；
所述阳板、阴板和阴阳板纵向均包括如下的层状结构：最上层为高强钢化玻璃，然后向下依次为高强钢架、压力感应器、太阳能电池片、电路板以及多孔水泥板，所述高强钢化玻璃内部均包括多个LED部件，所述LED部件、压力感应器、太阳能电池片均与电路板电连接；
所述高强钢架采用铁素体不锈钢管拼接而成，所述铁素体不锈钢管按质量百分比含量计为：C：0.01~0.03%，Si：0.8~1.0%，Mn：0.8~1.2%，Cr：11~13%，Mo：2~5.2%，Ni：0.8~1.0%，RE：0.01~0.02%，P<0.02%，S<0.01%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述阳板、阴板和阴阳板在一侧均设置有雨水通道，所述雨水通道与所述多孔水泥板连通；
所述高强钢化玻璃下部设置有与所述高强钢架尺寸相配合的凹槽，使得所述高强钢架与所述高强钢化玻璃凹凸拼接，所述高强钢架用于支撑整个城市道路用智能地砖，所述压力感应器用于感应从高强钢化玻璃上部传导来的压力数据，并将其传送给所述控制装置，所述太阳能电池片用于收集太阳能并将其转化为电能并通过所述接线盒的控制将其电能储存并应用，所述电路板与所述控制装置电连接，控制装置通过所述电路板对LED部件进行控制，所述多孔水泥板用于保证所述城市道路用智能地砖的重量且与软土层接触，同时用于将雨水通道内收集的雨水进行接纳并传送到软土层；
所述阳板一侧设置有凸块，所述阴板一侧设置有与所述凸块对应的凹部，所述阴阳板一侧设置有凸块，另外一侧设置有与凸块对应的凹部，所述凸块顶端内部设置有插接电芯片，所述凹部的顶端内部设置有插接电芯片接纳口，用于接纳插接电芯片并与其电连接，所述插接电芯片和插接电芯片接纳口与所述电路板电连接；
所述接线盒用于储存并控制太阳能电池片转化的电能；
所述控制装置用于收集压力感应器的数据并将其进行处理分析，并且用于对LED部件的控制。
2.根据权利要求1所述的城市道路用智能地砖，其特征在于，所述高强钢架成型之后进行如下的热处理步骤：
1）将成型之后的高强钢架置入到退火炉中随炉加热到850~950℃，然后保温30~50min；
2）将步骤1）退火之后的半成品置入到深冷箱中降温到-110~130℃，保温20~35min后出深冷箱，恢复至室温；
3）将步骤2）深冷处理之后的半成品置入到回火炉中，加热至220~250℃，保温30~50min后，出炉空冷至室温得到高强钢架成品。
3.根据权利要求1所述的城市道路用智能地砖，其特征在于，所述高强钢架端部均设置有插接口，用于与其他城市道路用智能地砖块中高强钢架的插接。
4.根据权利要求1所述的城市道路用智能地砖，其特征在于，每个所述阳板、阴板和阴阳板均包括9个LED部件。
5.根据权利要求1所述的城市道路用智能地砖，其特征在于，所述太阳能电池片为晶体硅太阳能电池片。
6.根据权利要求1所述的城市道路用智能地砖，其特征在于，所述控制装置包括中央处理单元、存储单元以及信号传输单元，所述信号传输单元用于将中央处理单元处理之后的数据与外部数据管理单位进行信号传输。
7.根据权利要求1所述的城市道路用智能地砖，其特征在于，所述九块太阳能板分别为三块阳板、三块阴板和三块阴阳板。
8.根据权利要求2所述的城市道路用智能地砖，其特征在于，步骤2）具体为：将步骤1）退火之后的半成品置入到深冷箱中降温到-120℃，保温20~35min后出深冷箱，恢复至室温。
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