CN108301324A - 一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统及方法，涉及桥梁运营安全防护领域，该系统包括送风单元、监测单元和控制单元，送风单元包括高压干燥空气制取装置和空气加热装置，所述高压干燥空气制取装置用于：产生高压干燥空气并驱动产生的高压干燥空气经过空气加热装置后，从拉索底端进入拉索内部，再从拉索顶端流出；所述监测单元包括设于所述拉索内部的湿度传感器和温度传感器，以及设于所述拉索顶端外表层的湿度传感器、温度传感器和结冰传感器；所述控制单元与送风单元和监测单元电连接。本发明能够根据外部气候变化实现对拉索的自动除湿除冰，保护拉索不受腐蚀的同时有效防止拉索上结冰现象的发生。

Description

一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统及方法

技术领域

本发明涉及桥梁运营安全防护领域，具体涉及一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统和一种斜拉桥拉索智能除湿除冰方法。

背景技术

大跨度桥梁作为交通系统的“咽喉”，其安全运营意义重大，因此受到桥梁管养部门的高度重视。斜拉桥是我国交通系统中大跨度桥梁的主要桥型之一，目前国内已修建斜拉桥200余座，约占全世界斜拉桥总数的三分之一。

在斜拉桥运营过程中，我国中部及北部地区由于气候原因引起的雨雪、结冰等现象，易对桥梁的结构及通行安全造成重大隐患。对于拉索而言，在外部环境相对潮湿时，外部的水分会侵入拉索内部，如果不及时处理，会造成拉索内部钢丝的锈蚀，降低拉索的承载力及耐久性，甚至会发生索断桥垮的重大安全事故。发明专利斜拉索除湿防腐系统(ZL201310146524.7)提出了一种利用干燥空气保护拉索内部钢丝束的目的，但是该专利并没有提到外部气候变化时如何调整对拉索的保护。

另外，雨雪天气过后会有一部分雨雪留在拉索上面，温度低于0℃时则会结冰；值得注意的是，在我国中部地区(冬季最低温度在0℃附近)，桥面温度还在0℃以上或者没有出现结冰现象，而靠近桥塔的拉索高空处已经处于0℃以下，留在拉索上面的雨雪凝结成冰，拉索表面结冰除了会对拉索结构产生破坏之外，同时拉索上凝结的冰块会受到气温上升、风吹或者拉索正常振动等外界因素的影响导致其从拉索上跌落，位置较高的冰块跌落时由于速度较大，会对桥面上正常行驶的车辆造成重大安全隐患，严重时甚至会引发连环交通事故，造成重大的人身财产损失，由此产生的公众舆论对社会稳定极为不利。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，能够根据外部气候变化实现对拉索的自动除湿除冰，同时有效防止拉索上结冰现象的发生。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是，包括：

送风单元，其包括高压干燥空气制取装置和空气加热装置，所述高压干燥空气制取装置用于：产生高压干燥空气并驱动产生的高压干燥空气经过空气加热装置后，从拉索底端进入拉索内部，再从拉索顶端流出；

监测单元，所述监测单元包括设于所述拉索内部的湿度传感器和温度传感器，以及设于所述拉索顶端外表层的湿度传感器、温度传感器和结冰传感器；

控制单元，所述控制单元与送风单元和监测单元电连接。

在上述技术方案的基础上，所述拉索包括进风口和出风口，所述进风口位于拉索的底端，所述出风口位于拉索的顶端，所述高压干燥空气经空气加热装置后由进风口进入拉索内部并从拉索出风口流出。

在上述技术方案的基础上，该系统还包括多根通风管道，所述高压干燥空气制取装置和空气加热装置间通过通风管道相连，所述空气加热装置和拉索的进风口间通过通风管道相连。

在上述技术方案的基础上，所述拉索进风口处的通风管道内设有稳压阀，所述拉索的出风口处设有气压传感器，且进风口处通风管道内的稳压阀以及出风口处的气压传感器均与所述控制单元电连接。

在上述技术方案的基础上，所述拉索进风口处的通风管道内设有温度传感器，且拉索进风口处通风管道内的温度传感器与所述控制单元电连接。

在上述技术方案的基础上，所述拉索的出风口处设有温度传感器，且拉索进风口处的温度传感器与所述控制单元电连接。

在上述技术方案的基础上，所述拉索的出风口和高压干燥空气制取装置间通过通风管道相连以使从拉索出风口流出的空气回流入高压干燥空气制取装置。

在上述技术方案的基础上，所述拉索内部设有多个湿度传感器和温度传感器。

在上述技术方案的基础上，所述拉索内部的多个湿度传感器沿拉索长度方向均匀分布于拉索内部，所述拉索内部的多个温度传感器沿拉索长度方向均匀分布于拉索内部。

本发明还提供一种斜拉桥拉索智能除湿除冰方法，包括：

拉索内的湿度传感器将监测的湿度数据实时传输至控制单元，当拉索内的湿度高于设定阈值时，控制单元控制送风单元开始工作；

拉索内的温度传感器将监测的温度数据实时传输至控制单元内的温度低于设定的拉索内温度阈值时，控制单元提高空气加热装置的运行功率；

当拉索顶端外表层上的温度传感器和湿度传感器监测的湿度高于设定阈值湿度，且温度低于设定阈值温度时，则控制单元控制稳压阀提高进入拉索内部气体的气压，并提高空气加热装置的运行功率；

当拉索顶端外表层上的结冰传感器监测到拉索表层出现结冰情况时，则控制单元控制空气加热装置以最高功率运行。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)当拉索内部湿度达至设定阈值时，则向拉索内部送入加热后的高压干燥气体，并根据拉索内的温度调整进入拉索内部气体的温度，对拉索内部进行有效除湿，同时当拉索顶端的温度低于设定温度且湿度高于设定湿度时，则加大空气加热装置的运行功率，对拉索表面结冰现象进行预防，且当结冰传感器监测到拉索表层出现结冰情况时，则空气加热装置以最高功率运行，在结冰初期实现对拉索表层冰的融化。

(2)整个系统对于拉索的除湿除冰操作自动完成，有效减少大桥维护的人力消耗，且对于通入拉索内气体的气压和温度根据实际情况动态调整，降低整个除湿除冰系统的综合运行功率，节能减排。

附图说明

图1为本发明一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统的结构示意图。

图中：1-温度传感器，2-湿度传感器，3-结冰传感器，4-稳压阀，5-拉索，6-气压传感器，7-通风管道，8-空气加热装置，9-控制单元，10-高压干燥空气制取装置，11-主塔，12-箱梁。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明实施例提供一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，用于对斜拉桥的拉索5进行除湿除冰，具体包括送风单元、监测单元和控制单元9。

送风单元包括高压干燥空气制取装置10和空气加热装置8，高压干燥空气制取装置10用于产生高压干燥空气并驱动产生的高压干燥空气经空气加热装置8后由拉索5底端进入拉索5内部并从拉索5顶端流出，即高压干燥空气制取装置10通过加压和干燥的方式产生高压干燥空气，高压干燥空气经空气加热装置8加热后进入拉索5内，携带拉索5内部的水分从拉索5顶端流出，完成对拉索5的除湿操作，防止拉索5内的水分锈蚀拉索5。具体的，拉索5包括进风口和出风口，进风口位于拉索5的底端，出风口位于拉索5的顶端，高压干燥空气经空气加热装置8后由进风口进入拉索5内部并从拉索5出风口流出。

监测单元包括设于拉索5内部的湿度传感器2和温度传感器1，以及设于拉索5顶端外表层的湿度传感器2、温度传感器1和结冰传感器3，控制单元9与送风单元和监测单元电连接。

拉索5内的湿度传感器2和温度传感器1对拉索5内的湿度和温度进行监测，并将监测到的数据实时反馈给控制单元9，在控制单元9的控制下，当拉索5内的湿度高于设定阈值时，送风单元开始工作，加热后的高压干燥气体流入拉索5内，对拉索5内部进行除湿操作，进一步的，拉索5内的温度传感器1对拉索5内的温度进行实时监测，当拉索5内的温度低于设定阈值时，则自动提高空气加热装置8的运行功率，以提高进入拉索5内部气体的温度，相应的，当监测到拉索5内的温度高于设定阈值时，则自动降低空气加热装置8的运行功率，以降低进入拉索5内部气体的温度，在实现对拉索5高效除湿的基础上达到节能减排的目的。

本发明的斜拉桥拉索智能除湿除冰系统还包括多根通风管道7，高压干燥空气制取装置10和空气加热装置8间通过通风管道7相连，空气加热装置8和拉索5的进风口间通过通风管道7相连。拉索5进风口处的通风管道7内设有稳压阀4，拉索5的出风口处设有气压传感器6，且进风口处通风管道7内的稳压阀4以及出风口处的气压传感器6均与控制单元9电连接，拉索5进风口处的通风管道7内设有温度传感器1，且拉索5进风口处通风管道7内的温度传感器1与控制单元9电连接，拉索5的出风口处设有温度传感器1，且拉索5进风口处的温度传感器1与控制单元9电连接。

拉索5出风口处的气压传感器6对流出拉索5气体的气压进行监测，并将监测到的数据实时反馈至控制单元9，在控制单元9的自动控制下，当监测到流出拉索5气体的气压过大时，则控制单元9自动调整稳压阀4以减少进入拉索5气体的气压，当监测到流出拉索5气体的气压过小时，则控制单元9自动调整稳压阀4以增大进入拉索5气体的气压。

拉索5出风口处的温度传感器1对流出拉索5的气体的温度进行监测，并将监测到的数据实时反馈至控制单元9，在控制单元9的控制下，当拉索5出风口处流出气体的温度高于设定阈值时，则控制单元9控制空气加热装置8以减少进入拉索5内气体的温度，当拉索5出风口处流出气体的温度低于设定阈值时，则控制单元9控制空气加热装置8以增加进入拉索5内气体的温度。

拉索5进风口处的温度传感器1对进入拉索5的气体的温度进行监测，并将监测到的数据实时反馈至控制单元9，在控制单元9的控制下，当拉索5进风口处流入气体的温度高于设定阈值时，则控制单元9控制空气加热装置8以减少进入拉索5内气体的温度，当拉索5进风口处流入气体的温度低于设定阈值时，则控制单元9控制空气加热装置8以增加进入拉索5内气体的温度，实现对进入拉索5内气体温度的智能动态控制。

在具体的实现过程中，拉索5内部设有多个湿度传感器2和温度传感器1，拉索5内部的多个湿度传感器2沿拉索5长度方向均匀分布于拉索5内部，拉索5内部的多个温度传感器1沿拉索5长度方向均匀分布于拉索5内部，实现对拉索5内部每个分段温度和湿度的精确监测。

拉索5的出风口和高压干燥空气制取装置10间通过通风管道7相连以使从拉索5出风口流出的空气回流入高压干燥空气制取装置10。气体从拉索5出风口流出时会将拉索5内的水分带出，对该部分气体进行相应分离处理便可得到从拉索5内部带出的水分，对带出的水分进行称量以作拉索5的保护参考，重新干燥后的高压空气则继续循环使用。

对于拉索5表面结冰的预防处理，当拉索5顶端外表层上的温度传感器1和湿度传感器2监测到拉索5顶端外表层上的湿度高于设定阈值湿度，且温度低于设定阈值温度，则控制单元9自动调整稳压阀4以提高进入拉索5内部气体的气压，同时自动提高空气加热装置8的运行功率，对拉索5表面结冰进行有效预防；当拉索5顶端外表层上的结冰传感器3监测到拉索5表层出现结冰情况时，则空气加热装置8以最高功率运行，在拉索5表面的结冰初期实现对拉索5表层冰的融化，防止拉索5表面的冰层变厚出现凝结冰块，消除大桥的安全隐患。

本发明的斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，拉索5内部的温度传感器1和湿度传感器2对拉索5内部的温度和湿度进行自动监测，当拉索5内部湿度达至设定阈值时，则向拉索5内部送入加热后的高压干燥气体，对拉索5内部进行除湿，同时当拉索5顶端的温度低于设定温度且湿度高于设定湿度时，则加大空气加热装置8的运行功率，对拉索5表面的结冰现象进行预防，且当结冰传感器3监测到拉索5表层出现结冰情况时，则空气加热装置8以最高功率运行，在拉索5表面的结冰初期实现对拉索5表层冰的融化，防止拉索5结冰状况的加剧，整个系统对于拉索5的除湿除冰操作自动完成，有效减少大桥维护的人力消耗，且对于通入拉索5内气体的气压和温度根据实际情况动态调整，降低整个除湿除冰系统的综合运行功率，节能减排。

本发明还提供一种使用上述系统进行除湿除冰的斜拉桥拉索智能除湿除冰方法，包括：

拉索5内的湿度传感器2将监测的湿度数据实时传输至控制单元9，当拉索5内的湿度高于设定阈值时，控制单元9控制送风单元开始工作；

拉索5内的温度传感器1将监测的温度数据实时传输至控制单元9，当拉索5内的温度低于设定的拉索5内温度阈值时，控制单元9提高空气加热装置8的运行功率；

当拉索5顶端外表层上的温度传感器1和湿度传感器2监测的湿度高于设定阈值湿度，且温度低于设定阈值温度时，则控制单元9控制稳压阀4提高进入拉索5内部气体的气压，并提高空气加热装置8的运行功率；

当拉索5顶端外表层上的结冰传感器3监测到拉索5表层出现结冰情况时，则控制单元9控制空气加热装置8以最高功率运行。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，用于对斜拉桥的拉索(5)进行除湿除冰，其特征在于，该系统包括：

送风单元，其包括高压干燥空气制取装置(10)和空气加热装置(8)，所述高压干燥空气制取装置(10)用于：产生高压干燥空气并驱动产生的高压干燥空气经过空气加热装置(8)后，从拉索(5)底端进入拉索(5)内部，再从拉索(5)顶端流出；

监测单元，所述监测单元包括设于所述拉索(5)内部的湿度传感器(2)和温度传感器(1)，以及设于所述拉索(5)顶端外表层的湿度传感器(2)、温度传感器(1)和结冰传感器(3)；

控制单元(9)，所述控制单元(9)与送风单元和监测单元电连接。

2.如权利要求1所述的一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，其特征在于：所述拉索(5)包括进风口和出风口，所述进风口位于拉索(5)的底端，所述出风口位于拉索(5)的顶端，所述高压干燥空气经空气加热装置(8)后由进风口进入拉索(5)内部并从拉索(5)出风口流出。

3.如权利要求2所述的一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，其特征在于：该系统还包括多根通风管道(7)，所述高压干燥空气制取装置(10)和空气加热装置(8)间通过通风管道(7)相连，所述空气加热装置(8)和拉索(5)的进风口间通过通风管道(7)相连。

4.如权利要求3所述的一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，其特征在于：所述拉索(5)进风口处的通风管道(7)内设有稳压阀(4)，所述拉索(5)的出风口处设有气压传感器(6)，且进风口处通风管道(7)内的稳压阀(4)以及出风口处的气压传感器(6)均与所述控制单元(9)电连接。

5.如权利要求3所述的一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，其特征在于：所述拉索(5)进风口处的通风管道(7)内设有温度传感器(1)，且拉索(5)进风口处通风管道(7)内的温度传感器(1)与所述控制单元(9)电连接。

6.如权利要求3所述的一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，其特征在于：所述拉索(5)的出风口处设有温度传感器(1)，且拉索(5)进风口处的温度传感器(1)与所述控制单元(9)电连接。

7.如权利要求3所述的一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，其特征在于：所述拉索(5)的出风口和高压干燥空气制取装置(10)间通过通风管道(7)相连以使从拉索(5)出风口流出的空气回流入高压干燥空气制取装置(10)。

8.如权利要求1所述的一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，其特征在于：所述拉索(5)内部设有多个湿度传感器(2)和温度传感器(1)。

9.如权利要求8所述的一种斜拉桥拉索智能除湿除冰系统，其特征在于：所述拉索(5)内部的多个湿度传感器(2)沿拉索(5)长度方向均匀分布于拉索(5)内部，所述拉索(5)内部的多个温度传感器(1)沿拉索(5)长度方向均匀分布于拉索(5)内部。

10.一种使用权利要求1所述系统的斜拉桥拉索智能除湿除冰方法，其特征在于，包括：

拉索(5)内的湿度传感器(2)将监测的湿度数据实时传输至控制单元(9)，当拉索(5)内的湿度高于设定阈值时，控制单元(9)控制送风单元开始工作；

拉索(5)内的温度传感器(1)将监测的温度数据实时传输至控制单元(9，当拉索(5)内的温度低于设定的拉索(5)内温度阈值时，控制单元(9)提高空气加热装置(8)的运行功率；

当拉索(5)顶端外表层上的温度传感器(1)和湿度传感器(2)监测的湿度高于设定阈值湿度，且温度低于设定阈值温度时，则控制单元(9)控制稳压阀(4)提高进入拉索(5)内部气体的气压，并提高空气加热装置(8)的运行功率；

当拉索(5)顶端外表层上的结冰传感器(3)监测到拉索(5)表层出现结冰情况时，则控制单元(9)控制空气加热装置(8)以最高功率运行。