CN108798776B - 一种利用互联网监管的隧道排水管除冰装置 - Google Patents

Abstract

一种利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，包括互联网监管系统、车体、旋冰机构和碎冰输送机构；车体上设有行走轮和伺服电动缸，行走轮设有两组，分别设在车体的前后部位，行走轮的轮轴通过万向轴与变速箱连接，变速箱的高速轴通过链条与第二电动机连接以驱动车体运动；车体中装有主轴，主轴的前端部固定旋冰机构,主轴上设有大皮带轮，大皮带轮通过皮带与第一电动机连接，在车身的下半部还设有碎冰输送机构。本发明只需将碎冰机进入排水管道，开启碎冰机即可自动完成隧道排水管道的结冰，它操作简单，除冰效果好。另外，本发明利用互联网监管系统对隧道排水管进行监管，能及时发现结冰隐患，及时除冰、排除交通安全隐患。

Description

一种利用互联网监管的隧道排水管除冰装置

技术领域

本发明涉及隧道排水技术领域，具体涉及隧道排水管道内冰层的破碎设备。

背景技术

随着铁路和高速公路的发展，根据地形、地貌的变化、为缩短距离和避免大坡道迂回，所铺设的铁道或公路需从山岭或丘陵下的隧道穿越。在北方以及高海拔严寒地区，这些隧道必需修建隧道排水管，以便给雨水提供排泄的通道。但在冬季排水管道内的水流极易冻结成冰堵塞排水管道，这些冻结的冰会对隧道内的砌衬结构造成影响，甚至危及行车安全。

所述隧道排水管一般为水泥管，直径在几十厘米左右。为解决结冰问题，有的在水泥管道建造时即嵌入加热元件，以融化冰层。但若加热元件发生故障，或者突然发生冻雨，结冰将不可避免，而如何解决冰冻的隧道排水管便成为棘手的问题。

在另一方面，由于隧道大多地处边远山区，人迹罕至，交通不便，若沿途查验隧道排水管是否结冰，是极其困难的任务。因此，利用自动检测设备、网络与远距离通信，如何对排水管进行监测，并将自动检测结果通知监控中心，便成为亟待研究的课题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，它能够实时监控、并能方便有效地对排水管道内的结冰进行处理，以防止隧道排水管道发生更严重的安全隐患。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，包括互联网监管系统、车体、旋冰机构和碎冰输送机构；所述车体上设有行走轮，行走轮设有两组，分别设在车体的前后部位；行走轮的轮轴通过万向轴与变速箱连接，变速箱的高速轴通过链条与第二电动机连接以驱动车体运动；所述车体中装有主轴，主轴的前端部固定旋冰机构,主轴上设有大皮带轮，大皮带轮通过皮带与第一电动机连接，在车身的下半部还设有碎冰输送机构。

上述利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，增设击冰机构，所述击冰机构设置在旋冰机构的后面，击冰机构包括链锤盘、铁链和链锤，链锤盘与主轴连接，铁链的一端与链锤盘连接，另一端与链锤连接。

上述利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，所述旋冰机构包括刀盘体、刀片，刀盘体的直径小于排水管道内径10-30毫米，所述刀盘体上设有多圈刀片，每圈刀片的数量不少于2个，相邻两圈的刀片旋转时的轨迹有部分重叠，刀片刃口与刀盘体的旋转中心线设有倾斜夹角α,其倾斜夹角α为10-45°。

上述利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，所述碎冰输送机构包括主动轮、从动轮、传送带和冰斗，主动轮和从动轮分别设在车体以外的前后两端，主动轮和从动轮之间设有传送带，传送带上设有冰斗，主动轮通过皮带与第三电动机连接；所述冰斗形状为开口的斗状体，冰斗开口相对面的斗壁为弧形，冰斗的开口朝向传送带前进的方向。

上述利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，所述车体设有两组行走轮，每组行走轮所在平面成倾斜配置，其倾斜夹角β为30-45°，行走轮的轮轴与变速箱输出轴之间采用万向轴连接。

上述利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，所述车体上部增设调心机构，所述调心机构包括两组伺服电动缸和压紧轮，所述调心机构设置在行走轮中心线的反向延长线上，所述伺服电动缸的顶杆上设有压紧轮，压紧轮顶压在排水管道内壁上。

上述利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，所述互联网监管系统包括单片机CPU、温度传感器S1、结冰传感器S2、定位识别卡FRID、通信模块U1和监控中心；所述温度传感器S1、结冰传感器S2和定位识别卡FRID的输出端连接单片机CPU，单片机CPU的一个输出端连接通信模块U1，后者通过互联网与监控中心通信；所述定位识别卡FRID提供隧道排水管的位置信息；将信息发送至监控中心，由监控中心发送信息经单片机CPU输出至除冰装置并控制电源接通，为除冰装置作业提供电能。

本发明为解决隧道排水管道内的排水因高海拔和低气温造成水流易冻结堵塞排水管道的问题，提供一种利用互联网监管的隧道排水管除冰装置。所述除冰装置设有调心机构，当其在管道内行走时，调心机构可使行走轮与隧道排水管道内壁摩擦力大，不易打滑，且能保持沿管道中心行走。使用旋冰机构除冰，对冻冰层的切削碎冰效果好；对旋冰机构无法切削的管壁残冰，由击冰机构的链锤进行击打，完成第二次清理管道内壁上的结冰，从而能够彻底、快捷地清除管道内的全部结冰。清理下来的碎冰经碎冰输送机构输送到车体后面，为随后对这些碎冰的进一步清除奠定了基础，也为车体的正常行走减少了障碍。

本发明利用互联网监管系统对隧道排水管进行监管，其中的温度传感器和结冰传感器能够实时对排水管内的结冰状况进行检测，若结冰，则会由监控中心接受信息后作出决定，派出除冰装置远征该隧道进行作业，将冰层消除，从而避免了隧道进水结冰的危险，及时排除了交通安全隐患。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的K向旋冰机构的刀片安装结构示意图；

图4是图1的F向视图；

图5是互联网监管系统的电原理图。

图中各标号分别表示为：1、旋冰机构，1-1、刀盘体，1-2、刀片，2、击冰机构，2-1、链锤盘，2-2、铁链，2-3、链锤，3、主轴，4、车体，5、压紧轮，6、伺服电动缸，7、大皮带轮，8、第一电动机，9、碎冰输送机构，10、传送带，11、冰斗，12、从动轮，13、行走轮，14、变速箱，15、小链轮，16、第二电动机，17、双排链轮，18、链条，19、第三电动机，20、主动轮，21、排水管道，22、万向轴，α、刀片刃口与刀盘体的旋转中心线夹角，β、行走轮中心线夹角，CPU、单片机，S1、温度传感器，S2、结冰传感器，FRID、定位识别卡，U1、无线通信模块。

具体实施方式

参看图1、图2，本发明包括车体4、旋冰机构1、击冰机构2、碎冰输送机构9，所述车体上设有行走轮13和伺服电动缸6，行走轮设有两组分别设在车体的前后部位，行走轮的中心轴通过万向轴22与变速箱14的输出轴连接，其目的是为了实现每组的两个行走轮中心线具有一定的β夹角，以保证行走轮的轮面与排水管道21内壁产生最大接触面积，所述车体上行走轮的外径圆弧与隧道排水管道内径相匹配，实现行走时行走轮的外圆与排水管道内壁产生最大摩擦力，变速箱的高速轴通过链条18与第二电动机16连接，第二电动机的链轮为双排链轮17，双排链轮上装有两条链条分别连接两个变速箱的小链轮15，驱动两组行走轮,达到四轮驱动；车体上还设有伺服电动缸，伺服电动缸能够实现精确的推力控制，伺服电动缸与行走轮配合实现车体在排水管道内的四点支撑，保证了除冰装置在隧道排水管道内的工作位置。

仍参看图1、图2，本发明所述碎冰输送机构9设置在了车体的下半部，碎冰输送机构主动轮20设置在了击冰机构2的后面，碎冰输送机构工作时安装在传送带10上的冰斗11将已粉碎的冰块输送到除冰装置的车体4后方，减小了车体移动阻力。

参看图1、图3、图4，本发明所述车体4中装有主轴3，主轴的前端固定有旋冰机构1，旋冰机构的后面设有击冰机构2，主轴上设有大皮带轮7通过皮带与第一电动机8连接，旋冰机构工作时，安装在刀盘体上的刀片1-2将排水管道21内的结冰破碎；刀盘体1-1的直径小于排水管道21内径，能防止旋冰机构工作时碰损排水管道，经旋冰机构碎冰以后在排水管道内壁上还残留有一定数量的结冰，此时靠旋转的击冰机构链锤2-3不断碰击残留的结冰，将其击碎脱落。

本发明工作时，只需将隧道排水管道出口处管道内的结冰人工清理出一个除冰装置的长度，将除冰装置推入排水管道，开启除冰装置即可自动完成隧道排水管道的结冰。它操作简单，保证了严寒地区隧道排水管道的通畅。

本发明的互联网监管系统是这样工作的：在温度传感器S1检测到温度低于零度时发送温度信息给单片机CPU；结冰传感器S2检测到排水管内的结冰是否影响排水时，发送出结冰信息给单片机CPU；定位识别卡FRID将出现结冰故障的排水管位置编码信息发送信息给单片机CPU，这些信息均由通信模块通过互联网与监控中心通信，由监控中心做出是否除冰的决定。此信息经互联网发送后经单片机CPU输出至除冰装置的控制电源，使其接通，为除冰装置作业提供电能。

所述结冰传感器S2可采用红外线光电传感器；无线通信模块可采用手机移动通信、卫星移动通信或其他远程无线通信网络，等等，以实现与监控中心的双向通信。

Claims (4)

1.一种利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，其特征在于：包括互联网监管系统、车体(4)、旋冰机构(1)和碎冰输送机构(9)；所述车体上设有行走轮(13)，行走轮设有两组，分别设在车体的前后部位；行走轮的轮轴通过万向轴(22)与变速箱(14)连接，变速箱的高速轴通过链条(18)与第二电动机(16)连接以驱动车体运动；所述车体中装有主轴(3)，主轴的前端部固定旋冰机构,主轴上设有大皮带轮(7)，大皮带轮通过皮带与第一电动机(8)连接，在车身的下半部还设有碎冰输送机构；

所述旋冰机构(1)包括刀盘体(1-1)、刀片(1-2)，刀盘体的直径小于排水管道(21)内径10-30毫米，所述刀盘体上设有多圈刀片，每圈刀片的数量不少于2个，相邻两圈的刀片旋转时的轨迹有部分重叠，刀片刃口与刀盘体的旋转中心线设有倾斜夹角α,其倾斜夹角α为10-45°；

增设击冰机构(2)，所述击冰机构设置在旋冰机构的后面，击冰机构包括链锤盘(2-1)、铁链(2-2)和链锤(2-3)，链锤盘与主轴(3)连接，铁链的一端与链锤盘连接，另一端与链锤连接；

所述互联网监管系统包括单片机CPU、温度传感器S1、结冰传感器S2、定位识别卡FRID、通信模块U1和监控中心；所述温度传感器S1、结冰传感器S2和定位识别卡FRID的输出端连接单片机CPU，单片机CPU的一个输出端连接通信模块U1，后者通过互联网与监控中心通信；所述定位识别卡FRID提供隧道排水管的位置信息；将信息发送至监控中心，由监控中心发送信息经单片机CPU输出至除冰装置并控制电源接通，为除冰装置作业提供电能。

2.根据权利要求1所述的利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，其特征在于：所述碎冰输送机构(9)包括主动轮(20)、从动轮(12)、传送带(10)和冰斗(11)，主动轮和从动轮分别设在车体(4)以外的前后两端，主动轮和从动轮之间设有传送带，传送带上设有冰斗，主动轮通过皮带与第三电动机(19)连接；所述冰斗形状为开口的斗状体，冰斗开口相对面的斗壁为弧形，冰斗的开口朝向传送带前进的方向。

3.根据权利要求1所述的利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，其特征在于：所述车体(4)设有两组行走轮(13)，每组行走轮所在平面成倾斜配置，其倾斜夹角β为30-45°，行走轮的轮轴与变速箱(14)输出轴之间采用万向轴(22)连接。

4.根据权利要求1所述的利用互联网监管的隧道排水管除冰装置，其特征在于：所述车体(4)上部增设调心机构，所述调心机构包括两组伺服电动缸(6)和压紧轮(5)，所述调心机构设置在行走轮(13)中心线的反向延长线上，所述伺服电动缸的顶杆上设有压紧轮，压紧轮顶压在排水管道(21)内壁上。

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