CN106677005B - 太阳能公路融雪系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种太阳能公路融雪系统，包括，太阳能发电子系统和加热子系统；太阳能发电子系统用于给加热子系统提供电源，且加热子系统包括，控制器，温度检测器，加热装置，控制器分别连接于发电模块，温度检测器和加热装置；温度检测器，用于检测发电模块中的空气温度值，并将空气温度值发送至控制器中；控制器，用于在空气温度值低于第一温度阈值时，控制加热装置加热，且在空气温度值高于第二温度阈值时，控制加热装置停止加热；加热装置，用于根据控制器的控制指令对发电模块内的空气进行加热，以融化公路上的冰雪。

Description

太阳能公路融雪系统

技术领域

本发明涉及太阳能发电领域和交通安全领域，尤其涉及一种太阳能公路融雪系统。

背景技术

路面上的冰雪的存在容易造成交通事故的发生。目前，国内普遍采用的融雪化冰的方式是：机械除雪和在路面抛洒除雪盐除雪。但是，机械除雪的缺点是：需要动用大量人力和物力，且通常在雪后进行，不能保证下雪过程中的通行效率和交通安全，此外，机械在除雪过程中，容易因操作不当对路面造成损伤。而在路面抛洒除雪盐除雪的缺点是：除雪盐存在腐蚀性，不仅易腐蚀破坏道路结构和机动车辆，还会对土壤、水体和大气等造成污染，破坏生态环境。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能公路融雪系统，利用太阳能公路上的由太阳能转换成的电能给加热子系统提供电源，并通过控制器控制加热装置加热，以及时融化公路上的冰雪，能够提高融冰化雪的效率且绿色环保。

为解决上述技术问题，本发明提供一种太阳能公路融雪系统，包括，太阳能发电子系统和加热子系统；

太阳能发电子系统铺设于公路上，且包括至少一个发电模块，每个发电模块具有唯一ID码，每两个发电模块之间留有泄水槽，每个发电模块为三层结构，且自上至下依次为透明承重层，太阳能电池组层，蓄水层；

其中，透明承重层，用于承载公路上通过的车辆，以及供太阳光透过并投射在太阳能电池组层上；

太阳能电池组层的上表层为太阳能电板组层，下表层为电路结构层，太阳能电板组层，用于将太阳能转换成电能，电路结构层用于，将电能存储至太阳能电池组并输出，其中，太阳能电池组的输出电压为220V；

蓄水层，用于通过泄水槽将公路上的积水蓄积并排除；

加热子系统固定设置于太阳能发电子系统的发电模块中的电路结构层上，且一个发电模块中对应设置一个加热子系统，且加热子系统包括，控制器，温度检测器，加热装置，控制器分别连接于发电模块，温度检测器和加热装置；

温度检测器，用于检测发电模块中的空气温度值，并将空气温度值发送至控制器中；

控制器，用于在空气温度值低于第一温度阈值时，控制加热装置加热，且在空气温度值高于第二温度阈值时，控制加热装置停止加热；

加热装置，用于根据控制器的控制指令对发电模块内的空气进行加热，以融化公路上的冰雪。

进一步地，第一温度阈值为2摄氏度，且第二温度阈值为6摄氏度。

进一步地，太阳能电板组层的中间设置有一矩形狭缝，加热装置可通过矩形狭缝沿与太阳能电板组层垂直方向作伸缩运动；

其中，加热装置包括伸缩机构和加热本体，加热本体呈扁平状，伸缩机构的一端固定设置于电路结构层，另一端与加热本体固定连接，伸缩机构可带动加热本体穿过矩形狭缝沿与太阳能电板组层垂直方向作伸缩运动。

进一步地，加热装置还包括转动机构，伸缩机构通过转动机构与加热本体固定连接，且转动机构，可在伸缩机构的伸展长度达到设定阈值时，带动加热本体旋转至与太阳能电板组层平面平行。

进一步地，加热本体包括电热丝和绝缘外壳，且电热丝呈“S型”盘旋设置于绝缘外壳所形成的空腔中。

进一步地，还包括湿度检测器和送风装置，湿度检测器和送风装置均固定设置在电路结构层上，湿度检测器连接于控制器，且控制器连接于送风装置；

太阳能电板组层的边缘均匀开设有至少二个通气孔，每个通气孔通过通气管与送风装置固定连接。

进一步地，还包括远程控制服务器和检测电路单元；

检测电路单元的一端连接于远程控制服务器，另一端连接于太阳能发电子系统的发电模块，且检测电路单元的数量与发电模块的数量相等，且一个检测电路单元对应一个发电模块；

检测电路单元，用于获取对应发电模块的ID码，以及发电模块的输出端的电压信息和电流信息，并将发电模块的ID码，电压信息和电流信息发送至远程控制服务器。

进一步地，还包括负载控制器和逆变器；

负载控制器的一端连接于远程控制服务器，另一端连接于太阳能发电子系统，逆变器连接于负载控制器；

负载控制器用于控制太阳能发电子系统并入电网的电量；

逆变器用于将太阳能发电子系统输出的直流电转换成交流电。

进一步地，还包括管理终端和远程通讯单元，管理终端连接于远程控制服务器，且远程通讯单元的一端连接于控制器，另一端连接于远程控制服务器；

管理终端，用于接收管理员输入的需要进行加热的公路区段的分区代码信息；

远程控制服务器，用于根据分区代码信息，确定加热区域，并向加热区域内的所有加热子系统的控制器发送加热启动总指令；

远程通讯单元，用于将远程控制服务器中的加热启动总指令发送至对应加热子系统的控制器中；

控制器，用于根据加热启动总指令，开启温度检测器，启动加热子系统；

控制器，还用于将加热子系统中的反馈信息以及加热子系统的编号信息通过远程通讯单元发送至远程控制服务器中；

远程控制服务器，还用于根据反馈信息判断每个加热子系统是否工作正常，并将工作异常的加热子系统的编号信息，反馈信息，以及所处区域的分区代码信息发送给管理终端。

进一步地，反馈信息包括温度信息和湿度信息。

本发明提供的太阳能公路融雪系统，利用太阳能公路上的由太阳能转换成的电能给加热子系统提供电源，通过温度检测器实时检测发电模块中的空气温度值，并将空气温度值发送至控制器中，之后，控制器再根据空气温度值以及预先设置的第一温度阈值和第二温度阈值来控制加热装置加热，从而实现及时融化公路上的冰雪，一则，能够提高融冰化雪的效率，二则，绿色环保。

附图说明

图1是本发明实施例提供的太阳能公路融雪系统的框图；

图2是本发明实施例提供的充电模块的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的太阳能电板组层的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的加热装置升至太阳能电板组层上方时的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的加热装置升至太阳能电板组层上方时的又一结构示意图；

图6是本发明实施例提供的太阳能公路融雪系统的又一框图；

图7是本发明实施例提供的太阳能公路融雪系统的另一框图；

图8是本发明实施例提供的太阳能公路融雪系统的再一框图；

图9是本发明实施例提供的太阳能公路融雪系统的再又一框图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。

结合图1，本实施例提供的太阳能公路融雪系统，包括，太阳能发电子系统1，加热子系统2；

太阳能发电子系统1铺设于公路上，且包括至少一个发电模块101，每个发电模块101具有唯一ID码，每两个发电模块101之间留有泄水槽，如图2所示地，每个发电模块101为三层结构，且自上至下依次为透明承重层1011，太阳能电池组层1012，蓄水层1013；

其中，透明承重层1011，用于承载公路上通过的车辆，以及供太阳光透过并投射在太阳能电池组层1012上；

太阳能电池组层1012的上表层为太阳能电板组层10121，下表层为电路结构层，太阳能电板组层10121，用于将太阳能转换成电能，电路结构层用于，将电能存储至太阳能电池组并输出，其中，太阳能电池组的输出电压为220V；

蓄水层1013，用于通过泄水槽将公路上的积水蓄积并排除；

加热子系统2固定设置于太阳能发电子系统1的发电模块101中的电路结构层上，且一个发电模块101中对应设置一个加热子系统2，且加热子系统2包括，控制器201，温度检测器202，加热装置203，控制器201分别连接于发电模块101，温度检测器202和加热装置203；

温度检测器202，用于检测发电模块101中的空气温度值，并将空气温度值发送至控制器201中；

控制器201，用于在空气温度值低于第一温度阈值时，控制加热装置203加热，且在空气温度值高于第二温度阈值时，控制加热装置203停止加热；

加热装置203，用于根据控制器201的控制指令对发电模块101内的空气进行加热，以融化公路上的冰雪。

本发明实施例提供的太阳能公路融雪系统，利用太阳能公路上的由太阳能转换成的电能给加热子系统2提供电源，通过温度检测器202实时检测发电模块101中的空气温度值，并将空气温度值发送至控制器201中，之后，控制器201再根据空气温度值以及预先设置的第一温度阈值和第二温度阈值来控制加热装置203加热，从而实现及时融化公路上的冰雪，一则，能够提高融冰化雪的效率，二则，绿色环保。

此外，本实施例中，每个发电模块101通过将多个太阳能电板(即，太阳能电板组)，进行串并联从而获取220V的电压并存储在太阳能蓄电池中，如此以获得220V的输出电压。

优选地，第一温度阈值为2摄氏度，且第二温度阈值为6摄氏度。本实施例中的太阳能公路融雪系统，在温度检测器202检测到发电模块101内的空气温度值低于2摄氏度时，加热装置203启动加热，而当温度检测器202检测到发电模块101内的空气温度值高于6摄氏度时，加热装置203停止加热，如此循环往复。由于发电模块101中的温度始终保持在2摄氏度以上，即，可以使得路面温度始终保持在2摄氏度以上，一旦有雪形成，在路面就能及时被融化掉，融雪实时性高。

进一步优选地，如图3所示地，太阳能电板组层10121的中间设置有一矩形狭缝101211，加热装置203可通过矩形狭缝101211沿与太阳能电板组层10121垂直方向作伸缩运动；

其中，如图4所示地，加热装置203包括伸缩机构20301和加热本体20302，加热本体20302呈扁平状，伸缩机构20301的一端固定设置于电路结构层，另一端与加热本体20302固定连接，伸缩机构20301可带动加热本体20302穿过矩形狭缝101211沿与太阳能电板组层10121垂直方向作伸缩运动。

本实施例中，伸缩机构20301为中空结构，给加热本体20302进行加热用的电源线设置在该中空结构中，如此，可让线路布局更加利索美观。

需要说明的是，本实施例将加热装置203设置成可伸缩结构的目的在于，可以在不需要使用加热装置203进行加热的时候(例如，夏天)，将加热装置203缩回到电路结构层，如此，不会影响太阳能电板组层10121对太阳能的吸收与转化。

此外，需要说明的是，本实施例中的伸缩机构20301为两根伸缩单元对称地固定连接在加热本体20302的两侧，此仅为本实施例的一个优选方案，在实际的方案选择过程中，伸缩单元可以只选取一根，且伸缩机构20301与加热本体20302固定连接的位置可以在加热本体20302的底部，可以结合实际需要进行选取，本实施例不作具体限定。

进一步优选地，如图5所示地，加热装置203还包括转动机构20303，伸缩机构20301通过转动机构20303与加热本体20302固定连接，且转动机构20303，可在伸缩机构20301的伸展长度达到设定阈值时，带动加热本体20302旋转至与太阳能电板组层10121平面平行。

本实施例中的转动机构20303，将原本与太阳能电板组层10121平面垂直的加热本体20302旋转至与太阳能电板组层10121平面平行，其目的在于，可以通过加热本体20302的加热作用，使得路面均匀受热，从而加快融雪化冰的速度。

进一步优选地，加热本体20302包括电热丝和绝缘外壳，且电热丝呈“S型”盘旋设置于绝缘外壳所形成的空腔中。

本实施例中，将电热丝设置成呈“S型”结构，可以通过在有限的长度内增加电热丝的阻值，从而加快加热速度。此外，绝缘外壳的作用在于保护与固定电热丝不受损坏，且绝缘外壳的另一个用途在于，避免电热丝因与其他电路结构之间发生短路而造成故障。

进一步优选地，如图6所示地，还包括湿度检测器204和送风装置205，湿度检测器204和送风装置205均固定设置在电路结构层上，湿度检测器204连接于控制器201，且控制器201连接于送风装置205；

太阳能电板组层的边缘均匀开设有至少二个通气孔，每个通气孔通过通气管与送风装置205固定连接。

本实施例中，在加热装置203对路面进行加热时，发电模块101内部的热空气与外界的冷空气相遇时，很容易在发电模块101的透明承重层1011的内侧产生水汽，水汽过多，发电模块101中的空气湿度也将随之增加，必然对发电模块101内部的电路造成损坏。因而，本实施例使用湿度检测器204检测发电模块101内部的空气湿度值，并将所检测到的空气湿度值发送至控制器201中，控制器201再根据该空气湿度值以及预先设定的湿度阈值，即，在空气湿度值高于该湿度阈值时，开启送风装置205，送风装置205中的风将通过通气管，从通气孔中直接吹在透明承重层1011上，如此，可以迅速将透明承重层1011上凝结的水汽去除，此外，在送风装置205将风送入的同时，也加速了发电模块101内部的空气流动，有助于赶走湿气，保持发电模块101内部干燥。

进一步优选地，如图7所示地，还包括远程控制服务器4和检测电路单元3；

检测电路单元3的一端连接于远程控制服务器4，另一端连接于太阳能发电子系统1的发电模块101，且检测电路单元3的数量与发电模块101的数量相等，且一个检测电路单元3对应一个发电模块101；

检测电路单元3，用于获取对应发电模块101的ID码，以及发电模块101的输出端的电压信息和电流信息，并将发电模块101的ID码，电压信息和电流信息发送至远程控制服务器4。

本实施例中，检测电路单元3用于及时检测出工作异常的发电模块101，当发电模块101工作异常时，工作人员能够根据该发电模块101的ID码，及时准确地找出该发电模块101的具体位置，进行检修，可以提高维修效率。

优选地，每一个发电模块101还包括储能电容器，且该储能电容器的一端连接于太阳能电板，另一端连接于太阳能蓄电池。本实施例中，由于储能电容器的电容量较常规电容大得多，能够进行快速的充电与放电，因而可以利用储能电容器来提高太阳能蓄电池的充电量，继而提高发电模块101乃至整个太阳能发电子系统1的发电效率。

进一步优选地，如图8所示地，还包括负载控制器5和逆变器6；

负载控制器5的一端连接于远程控制服务器4，另一端连接于太阳能发电子系统1，逆变器6连接于负载控制器5；

负载控制器5用于控制太阳能发电子系统1并入电网的电量；

逆变器6用于将太阳能发电子系统1输出的直流电转换成交流电。

本实施例中，负载控制器5和逆变器6的作用在于，将太阳能发电子系统1发出的电能并入电网。

进一步优选地，如图9所示地，还包括管理终端7和远程通讯单元8，管理终端7连接于远程控制服务器4，且远程通讯单元8的一端连接于控制器201，另一端连接于远程控制服务器4；

管理终端7，用于接收管理员输入的需要进行加热的公路区段的分区代码信息；

远程控制服务器4，用于根据分区代码信息，确定加热区域，并向加热区域内的所有加热子系统2的控制器201发送加热启动总指令；

远程通讯单元8，用于将远程控制服务器4中的加热启动总指令发送至对应加热子系统2的控制器201中；

控制器201，用于根据加热启动总指令，开启温度检测器202，启动加热子系统2；

控制器201，还用于将加热子系统2中的反馈信息以及加热子系统2的编号信息通过远程通讯单元8发送至远程控制服务器4中；

远程控制服务器4，还用于根据反馈信息判断每个加热子系统2是否工作正常，并将工作异常的加热子系统2的编号信息，反馈信息，以及所处区域的分区代码信息发送给管理终端7。

本实施例中的太阳能公路融雪系统将公路按照预设规则进行分区，优选地，按照行政区划信息进行分区。其中，每一个分区对应一个分区代码，当管理人员需要对某一个区域的公路进行融冰化雪功能启动时，只需要通过管理终端7输入该区域的分区代码信息即可，实用性高。

由于我国的大部分地区的大部分时候都处于不需要对路面进行加热的状态。故，本实施中，在不需要对路面进行加热的时期，加热子系统2将一直处于休眠状态，此时，加热装置203处于电路层，即，处于太阳能电板组层层的下方。而当加热子系统2的控制器201接收到远程控制服务器4的加热启动总指令时，加热子系统2将被唤醒，此时，温度检测器202的电源将被接通，湿度检测器204的电源也将被接通，并开始检测发电模块101中的空气温度值，伸缩机构20301带动加热装置203穿过太阳能电板组层上的矩形狭缝101211，且在伸缩机构20301的伸展长度达到设定阈值时，转动机构20303将带动加热本体20302旋转至与太阳能电板组层10121平面平行，继而对路面进行加热。

此外，在加热子系统2对路面进行加热过程中，控制器201会每隔设定时间间隔向远程控制服务器4发送反馈信息。具体地，反馈信息包括温度信息和湿度信息，如此，远程控制服务器4可以通过反馈信息判断每个加热子系统2是否工作正常，并将工作异常的加热子系统2的编号信息，反馈信息，以及所处区域的分区代码信息发送给管理终端7，从而，可以使得工作人员及时对工作异常的加热子系统2进行检修。

尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。

Claims (9)

1.一种太阳能公路融雪系统，其特征在于，包括：太阳能发电子系统和加热子系统；

所述太阳能发电子系统铺设于公路上，且包括至少两个发电模块，每个所述发电模块具有唯一ID码，所述每两个发电模块之间留有泄水槽，所述每个发电模块为三层结构，且自上至下依次为透明承重层，太阳能电池组层，蓄水层；

其中，所述透明承重层，用于承载公路上通过的车辆，以及供太阳光透过并投射在太阳能电池组层上；

所述太阳能电池组层的上表层为太阳能电板组层，下表层为电路结构层，所述太阳能电板组层，用于将太阳能转换成电能，所述电路结构层用于，将电能存储至太阳能电池组并输出，其中，所述太阳能电池组的输出电压为220V；

所述蓄水层，用于通过所述泄水槽将公路上的积水蓄积并排除；

所述加热子系统固定设置于所述太阳能发电子系统的所述发电模块中的电路结构层上，且一个发电模块中对应设置一个加热子系统，且所述加热子系统包括，控制器，温度检测器，加热装置，所述控制器分别连接于所述发电模块，所述温度检测器和所述加热装置；

所述温度检测器，用于检测所述发电模块中的空气温度值，并将所述空气温度值发送至所述控制器中；

所述控制器，用于在所述空气温度值低于第一温度阈值时，控制所述加热装置加热，且在所述空气温度值高于第二温度阈值时，控制所述加热装置停止加热；

所述加热装置，用于根据所述控制器的控制指令对所述发电模块内的空气进行加热，以融化所述公路上的冰雪；

所述太阳能电板组层的中间设置有一矩形狭缝，所述加热装置可通过所述矩形狭缝沿与所述太阳能电板组层垂直方向作伸缩运动；

其中，所述加热装置包括伸缩机构和加热本体，所述加热本体呈扁平状，所述伸缩机构的一端固定设置于所述电路结构层，另一端与所述加热本体固定连接，所述伸缩机构可带动所述加热本体穿过所述矩形狭缝沿与所述太阳能电板组层垂直方向作伸缩运动。

2.根据权利要求1所述的太阳能公路融雪系统，其特征在于，所述第一温度阈值为2摄氏度，且所述第二温度阈值为6摄氏度。

3.根据权利要求1所述的太阳能公路融雪系统，其特征在于，所述加热装置还包括转动机构，所述伸缩机构通过所述转动机构与所述加热本体固定连接，且所述转动机构，可在所述伸缩机构的伸展长度达到设定阈值时，带动所述加热本体旋转至与所述太阳能电板组层平面平行。

4.根据权利要求1所述的太阳能公路融雪系统，其特征在于，所述加热本体包括电热丝和绝缘外壳，且所述电热丝呈“S型”盘旋设置于所述绝缘外壳所形成的空腔中。

5.根据权利要求1所述的太阳能公路融雪系统，其特征在于，还包括湿度检测器和送风装置，所述湿度检测器和所述送风装置均固定设置在所述电路结构层上，所述湿度检测器连接于所述控制器，且所述控制器连接于所述送风装置；

所述太阳能电板组层的边缘均匀开设有至少二个通气孔，所述每个通气孔通过通气管与所述送风装置固定连接。

6.根据权利要求1所述的太阳能公路融雪系统，其特征在于，还包括远程控制服务器和检测电路单元；

所述检测电路单元的一端连接于所述远程控制服务器，另一端连接于所述太阳能发电子系统的发电模块，且所述检测电路单元的数量与所述发电模块的数量相等，且一个检测电路单元对应一个发电模块；

所述检测电路单元，用于获取对应发电模块的ID码，以及所述发电模块的输出端的电压信息和电流信息，并将所述发电模块的ID码，所述电压信息和所述电流信息发送至所述远程控制服务器。

7.根据权利要求6所述的太阳能公路融雪系统，其特征在于，还包括负载控制器和逆变器；

所述负载控制器的一端连接于所述远程控制服务器，另一端连接于所述太阳能发电子系统，所述逆变器连接于所述负载控制器；

所述负载控制器用于控制所述太阳能发电子系统并入电网的电量；

所述逆变器用于将所述太阳能发电子系统输出的直流电转换成交流电。

8.根据权利要求6所述的太阳能公路融雪系统，其特征在于，还包括管理终端和远程通讯单元，所述管理终端连接于所述远程控制服务器，且所述远程通讯单元的一端连接于所述控制器，另一端连接于所述远程控制服务器；

所述管理终端，用于接收管理员输入的需要进行加热的公路区段的分区代码信息；

所述远程控制服务器，用于根据所述分区代码信息，确定加热区域，并向所述加热区域内的所有加热子系统的控制器发送加热启动总指令；

所述远程通讯单元，用于将所述远程控制服务器中的所述加热启动总指令发送至对应加热子系统的控制器中；

所述控制器，用于根据所述加热启动总指令，开启温度检测器，启动加热子系统；

所述控制器，还用于将所述加热子系统中的反馈信息以及所述加热子系统的编号信息通过所述远程通讯单元发送至所述远程控制服务器中；

所述远程控制服务器，还用于根据所述反馈信息判断每个所述加热子系统是否工作正常，并将工作异常的所述加热子系统的所述编号信息，所述反馈信息，以及所处区域的分区代码信息发送给所述管理终端。

9.根据权利要求8所述的太阳能公路融雪系统，其特征在于，所述反馈信息包括温度信息和湿度信息。