CN108316146A - 一种桥梁道路用缆索及其加热控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及缆索技术领域，其公开了一种具有缆索融冰功能的道路及桥梁用缆索及其加热控制装置，所述道路及桥梁用缆索包括缆芯、粘合在所述缆芯外部的多股外层缆索、外套于所述多股外层缆索外部的防水套，在缆芯以及外层缆索之间的空隙内沿着所述的外层缆索的长度方向设置有电热丝，在外层缆索与防水套之间的空隙内设置有热敏电阻。加热控制装置包括按照输入/输出信号依次串接的用于测量缆索温度的数据采集模块、控制器、数字PID调节模块、继电器，所述控制器为单片机，所述热敏电阻连接数据采集模块，所述继电器的输出受控端串接在由所述的电热丝、加热用24V直流电源构成的回路中。本发明能消除下雪或下雨天缆索结冰所造成的负面影响。
Description
技术领域
本发明涉及缆索技术领域，具体涉及一种具有缆索融冰功能的道路及桥梁用缆索及其加热控制装置。
背景技术
现有桥梁缆索(见附图4)没有自加热功能，在下雪或下雨天等极端寒冷天气下容易结冰，影响桥梁缆索的性能；同时，结冰脱落后会对桥下人员和物品造成伤害。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种道路及桥梁用缆索及其加热控制装置，旨在消除下雪或下雨天等极端寒冷天气下缆索结冰所造成的负面影响，具体的技术方案如下：
一种桥梁道路用缆索，包括缆芯、粘合在所述缆芯外部的多股外层缆索、外套于所述多股外层缆索外部的防水套，在所述的缆芯以及外层缆索之间的空隙内沿着所述的外层缆索的长度方向设置有电热丝，所述电热丝的外部外套有玻璃纤维管，在所述外层缆索与所述防水套之间的空隙内设置有热敏电阻。
其中，电热丝可以采用螺旋形电热丝并外套玻璃纤维管以获得良好的延展性。
上述技术方案中，充分利用缆芯、外层缆索、防水套的空隙，将电热丝、热敏电阻设置在缆芯、外层缆索、防水套之间形成的空隙中，通过电热丝的加热实现缆索融冰或融雪，通过热敏电阻对缆索的温度进行检测以防止缆索过热，从而可以有效消除下雪或下雨天等极端寒冷天气下缆索结冰所造成的负面影响，确保缆索的性能、避免结冰脱落对桥下人员和物品造成伤害。
本发明中，采用了延展性好的电阻丝作为加热元件，其能够适应在环境温度影响下缆索热胀冷缩的变化。同时，本发明的缆索在电热丝的外部外套有玻璃纤维管加以保护，从而可以避免电热丝和绞股之间的金属接触的作用，其工作可靠性好。另外，本发明在不增大缆索尺寸的情况下实现了缆索融冰功能，其结构紧凑、制造方便、成本低。
本发明中，所述的热敏电阻有多个，且所述的多个热敏电阻沿着所述的外层缆索的长度方向等间距设置。
考虑到缆索使用过程中一般长度较长，寿命也较长，可以在每根缆索的旁边设置多个热敏电阻和等距安放，这样就可以对每根缆索的不同位置的温度进行监控，也可以避免一个或多个热敏电阻损坏后造成整根缆索温度无法监控的弊端。
本发明中，所述电热丝连接加热用24V直流电源。
上述低压直流电源的设置，是考虑到缆索外层的防水套材料老化后会直接有水进入缆索并引起漏电等安全问题，所以加热电源选用24V直流电源，这样即使有水进入缆索也不会因漏电而造成意外事故。
本发明的一种桥梁道路用缆索还包括加热控制装置，所述加热控制装置包括控制器、继电器、用于测量缆索温度的数据采集模块，所述热敏电阻连接数据采集模块，所述数据采集模块连接控制器，所述控制连接继电器的输入控制端，所述继电器的输出受控端串接在由所述的电热丝、加热用24V直流电源构成的回路中。
其中，控制器可以采用单片机、PLC控制器或微机控制系统。
作为加热控制装置的一个优选方案如下：
一种桥梁道路用缆索的加热控制装置，包括按照输入/输出信号依次串接的用于测量缆索温度的数据采集模块、控制器、数字PID调节模块、继电器，所述控制器为单片机，所述热敏电阻连接数据采集模块，所述继电器的输出受控端串接在由所述的电热丝、加热用24V直流电源构成的回路中。
其中，所述继电器为固态继电器。
为了进一步提高安全性，本发明的一种桥梁道路用缆索的加热控制装置其在所述的电热丝、加热用24V直流电源构成的回路中串接有用于防止缆索温度过热的保护电路。
本发明的一种桥梁道路用缆索的加热控制装置还包括用于显示缆索温度的数码显示模块，所述单片机连接所述数码显示模块。
为了提高控制的精度，本发明中的所述数字PID调节模块通过PID运算后，输出空占比受PID控制的PWM脉冲来实现对所述继电器的控制。
在本发明的优选方案中，采用单片机为控制核心的控制系统，尤其对缆索温度控制，它可达到核心的控制作用，并且可方便实现数码显示、通过键盘进行温度设定及利用PID算法来控制PWM波形的产生，进而控制缆索的电热丝来实现恒温控制，其控制精度也大大的得到了提高。利用PID算法来控制PWM波形的产生，形成有效的控制数字脉冲的输出宽度，使固态继电器得到有效和有序的逻辑控制，不会使固态继电器产生误动作，其工作可靠性好。
本发明的利用PWM技术进行脉宽调制的特点是:
(1)从处理器到被控系统信号是数字形式的，无需进行数模转换。
(2)让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小，并且噪声只有在强到足以将逻辑“1”改变为逻辑“0”或将逻辑“0”改变为逻辑“1”时，才能对数字信号产生影响。
(3)对噪声抵抗能力的大大增强。
(4)PWM经济、节约空间、抗噪性能强，再加上单片机的软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种控制算法和逻辑控制。它可以通过将采集到的缆索温度直接进行数码管显示，还能用键盘输入温度的设定值。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种桥梁道路用缆索及其加热控制装置，充分利用缆芯、外层缆索、防水套的空隙，将电热丝、热敏电阻设置在缆芯、外层缆索、防水套之间形成的空隙中，通过电热丝的加热实现缆索融冰或融雪，通过热敏电阻对缆索的温度进行检测以防止缆索过热，从而可以有效消除下雪或下雨天等极端寒冷天气下缆索结冰所造成的负面影响，确保缆索的性能、避免结冰脱落对桥下人员和物品造成伤害。
第二，本发明的一种桥梁道路用缆索及其加热控制装置，采用了延展性好的螺旋形电阻丝作为加热元件，其能够适应在环境温度影响下缆索热胀冷缩的变化。同时，本发明的缆索在电热丝的外部外套有玻璃纤维管加以保护，从而可以避免电热丝和绞股之间的金属接触的作用，其工作可靠性好。另外，本发明在不增大缆索尺寸的情况下实现了缆索融冰功能，其结构紧凑、制造方便、成本低。
第三，本发明的一种桥梁道路用缆索及其加热控制装置，采用单片机、数字PID调节模块进行控制，数字PID调节模块通过PID运算后，输出空占比受PID控制的PWM脉冲来实现对所述继电器的控制，其控制精度高、工作可靠性好。
附图说明
图1是本发明的一种桥梁道路用缆索的结构示意图；
图2是本发明的一种桥梁道路用缆索的加热控制装置的示意图；
图3是本发明的一种桥梁道路用缆索及其加热控制装置的应用示意图；
图4是现有技术中的桥梁缆索的结构示意图。
图中：1、缆芯，2、外层缆索，3、防水套，4、电热丝，5、热敏电阻，6、桥梁，7、控制室，8、桥梁用缆索，9、外层缆索与防水套之间形成的空隙。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1至3所示为本发明的一种桥梁道路用缆索的实施例，包括缆芯1、粘合在所述缆芯1外部的多股外层缆索2、外套于所述多股外层缆索2外部的防水套3，在所述的缆芯1以及外层缆索2之间的空隙内沿着所述的外层缆索2的长度方向设置有电热丝4，所述电热丝4的外部外套有玻璃纤维管，在所述外层缆索2与所述防水套3之间的空隙内设置有热敏电阻5。
其中，电热丝4可以采用螺旋形电热丝并外套玻璃纤维管以获得良好的延展性。
上述技术方案中，充分利用缆芯1、外层缆索2、防水套3的空隙，将电热丝4、热敏电阻5设置在缆芯1、外层缆索2、防水套3之间形成的空隙中，通过电热丝4的加热实现缆索融冰或融雪，通过热敏电阻5对缆索的温度进行检测以防止缆索过热，从而可以有效消除下雪或下雨天等极端寒冷天气下缆索结冰所造成的负面影响，确保缆索的性能、避免结冰脱落对桥下人员和物品造成伤害。
本实施例中，采用了延展性好的电阻丝作为加热元件，其能够适应在环境温度影响下缆索热胀冷缩的变化。同时，本实施例的缆索在电热丝4的外部外套有玻璃纤维管加以保护，从而可以避免电热丝4和绞股之间的金属接触的作用，其工作可靠性好。另外，本实施例在不增大缆索尺寸的情况下实现了缆索融冰功能，其结构紧凑、制造方便、成本低。
本实施例中，所述的热敏电阻5有多个，且所述的多个热敏电阻5沿着所述的外层缆索2的长度方向等间距设置。
考虑到缆索使用过程中一般长度较长，寿命也较长，可以在每根缆索的旁边设置多个热敏电阻5和等距安放，这样就可以对每根缆索的不同位置的温度进行监控，也可以避免一个或多个热敏电阻5损坏后造成整根缆索温度无法监控的弊端。
本实施例中，所述电热丝4连接加热用24V直流电源。
上述低压直流电源的设置，是考虑到缆索外层的防水套3材料老化后会直接有水进入缆索并引起漏电等安全问题，所以加热电源选用24V直流电源，这样即使有水进入缆索也不会因漏电而造成意外事故。
本实施例中的防水套3采用醚类聚氨物等具有耐气候强的材料以实现良好的防水功能。
本实施例的一种桥梁道路用缆索还包括加热控制装置，所述加热控制装置包括控制器、继电器、用于测量缆索温度的数据采集模块，所述热敏电阻5连接数据采集模块，所述数据采集模块连接控制器，所述控制连接继电器的输入控制端，所述继电器的输出受控端串接在由所述的电热丝4、加热用24V直流电源构成的回路中。
其中，控制器可以采用单片机、PLC控制器或微机控制系统。
实施例:2：
如图1至3所示为本发明的一种桥梁道路用缆索的加热控制装置的实施例，包括一种桥梁道路用缆索的加热控制装置，包括按照输入/输出信号依次串接的用于测量缆索温度的数据采集模块、控制器、数字PID调节模块、继电器，所述控制器为单片机，所述热敏电阻5连接数据采集模块，所述继电器的输出受控端串接在由所述的电热丝4、加热用24V直流电源构成的回路中。
其中，所述继电器为固态继电器。
为了进一步提高安全性，本实施例的一种桥梁道路用缆索的加热控制装置其在所述的电热丝4、加热用24V直流电源构成的回路中串接有用于防止缆索温度过热的保护电路。
本实施例的一种桥梁道路用缆索的加热控制装置还包括用于显示缆索温度的数码显示模块，所述单片机连接所述数码显示模块。
为了提高控制的精度，本实施例中的所述数字PID调节模块通过PID运算后，输出空占比受PID控制的PWM脉冲来实现对所述继电器的控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种桥梁道路用缆索，其特征在于，包括缆芯、粘合在所述缆芯外部的多股外层缆索、外套于所述多股外层缆索外部的防水套，在所述的缆芯以及外层缆索之间的空隙内沿着所述的外层缆索的长度方向设置有电热丝，所述电热丝的外部外套有玻璃纤维管，在所述外层缆索与所述防水套之间的空隙内设置有热敏电阻。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁道路用缆索，其特征在于，所述的热敏电阻有多个，且所述的多个热敏电阻沿着所述的外层缆索的长度方向等间距设置。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁道路用缆索，其特征在于，所述电热丝连接加热用24V直流电源。
4.根据权利要求3所述的一种桥梁道路用缆索，其特征在于，还包括加热控制装置，所述加热控制装置包括控制器、继电器、用于测量缆索温度的数据采集模块，所述热敏电阻连接数据采集模块，所述数据采集模块连接控制器，所述控制连接继电器的输入控制端，所述继电器的输出受控端串接在由所述的电热丝、加热用24V直流电源构成的回路中。
5.一种如权利要求1至3中任一项所述的一种桥梁道路用缆索的加热控制装置，其特征在于，包括按照输入/输出信号依次串接的用于测量缆索温度的数据采集模块、控制器、数字PID调节模块、继电器，所述控制器为单片机，所述热敏电阻连接数据采集模块，所述继电器的输出受控端串接在由所述的电热丝、加热用24V直流电源构成的回路中。
6.根据权利要求5所述的一种桥梁道路用缆索的加热控制装置，其特征在于，所述继电器为固态继电器。
7.根据权利要求5所述的一种桥梁道路用缆索的加热控制装置，其特征在于，在所述的电热丝、加热用24V直流电源构成的回路中串接有用于防止缆索温度过热的保护电路。
8.根据权利要求5所述的一种桥梁道路用缆索的加热控制装置，其特征在于，还包括用于显示缆索温度的数码显示模块，所述单片机连接所述数码显示模块。
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