CN109403275A - 防冰系统、防冰控制方法和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防冰系统、防冰控制方法和计算机可读存储介质。防冰系统包括防冰控制设备、压缩供气部和至少一个防冰工作装置；防冰工作装置包括供气控制部和气泡发生部；气泡发生部具有多个供气支管以及设置在正常蓄水位之下的多个吹气单元，多个吹气单元分别与多个所述供气支管连通，并且多个吹气单元的设置位置对应于至少两个不同的防冰有效高度；供气控制部包括分别设置在多个供气支管和压缩供气部之间的多个控制阀组；防冰控制设备至少与多个控制阀组通信连接，并且向任一控制阀组发送接通或断开相应的供气支管的指令，以控制接通或断开相应的吹气单元进行吹气或停止吹气，由此对位于不同防冰有效高度的吹气单元进行逐个精准的控制。

Description

防冰系统、防冰控制方法和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及防冰技术领域，尤其涉及一种面板堆石坝的防冰系统、防冰控制方法和计算机可读存储介质。

背景技术

冰是自然界普遍的现象，公开资料显示，我国已建水库约86000座，寒冷地区已建水库约20000余座，其数量是一个庞大的数字。在众多水库中，面板堆石坝又是最常见的一种坝体。在众多的寒冷地区已建的面板堆石坝中，由于冰害的普遍存在，使各类面板堆石坝以及闸门不同程度的受到了冰害的影响甚至是破坏，严重影响了工程的安全运行，且修复投资巨大。

冰害具有一定的复杂性和多样性，主要是由冰推力、冰拔力、冰爬力、冻融等表现形式造成各类水利水电工程以及闸门、坝体的破坏。

其中，冻融效应指的是由于建筑材料砖、水泥、灰浆结构具有很多微孔，这些微孔会吸收一定的水分，被吸收的这些水分结冰后会发生膨胀，使得建筑材料砖、水泥、灰浆结构变得疏松。当冰体融化后，水分会继续渗透，腐蚀，如此循环往复，建筑物很容易被损坏。

冰推力：冰推力是在水库水位没有太大变化的条件下，由于冰层膨胀产生的静冰压力，冰推力随着冰层厚度、温升率的不同而发生变化，但往往冰推力是很大的，是对水利水电工程、闸门造成破坏的主要作用力。

冰爬力：水结冰后发生膨胀，在静冰压力的影响下冰体由于膨胀沿水库护坡上升的现象。冰爬力会对水库护坡上的聚氨酯防水涂料产生破坏，导致水分进入护坡建筑材料从而造成冻融效应。

冰拔力：是指冰层和水利水电工程护坡、保护层冻结在一起时，水库水位下降时对水利水电工程造成的破坏。由于水利水电工程的护坡、保护层表面比较粗糙，使得冰与其粘接强度更大，当冰层较厚，水位产生变动时，会产生很大的冰拔力，当冰拔力大于护坡、保护层与基础的粘接强度时，造成了护坡、保护层的破坏。

目前对于闸门以及面板堆石坝的周边水域除冰、防冰主要有以下几种：

1)人工破冰，但是这种方式具有人员劳动强度大、除冰不彻底、人身安全得不到有效保障等缺点；

2)机械破冰法，即在水电站引水渠道、压力前池和水库上使用的破冰机械，例如打冰机、破冰船、破冰机等，但是这种方式具有破冰流速慢、破冰效率低等缺点；

3)爆炸破冰法，即利用炸药采用人工投掷的方法爆破冰块，但是这种方法具有人身安全得不到有效保障、附加危险性高等缺点。

发明内容

本发明提供一种防冰系统、防冰控制方法和计算机可读存储介质，以解决现有技术中对于面板堆石坝周边水域除冰难、除冰效率低的问题。

根据本发明的一方面，本发明实施例提供一种面板堆石坝的防冰系统。该防冰系统包括防冰控制设备、压缩供气部以及至少一个防冰工作装置；所述防冰工作装置包括供气控制部和气泡发生部；所述气泡发生部具有多个供气支管以及设置在所述面板堆石坝的正常蓄水位之下的多个吹气单元，多个所述吹气单元分别与多个所述供气支管连通，并且多个所述吹气单元的设置位置对应于至少两个不同的防冰有效高度；所述供气控制部包括分别设置在多个所述供气支管和所述压缩供气部之间的多个控制阀组；所述防冰控制设备至少与所述多个控制阀组通信连接，并且向任一所述控制阀组发送接通或断开相应的所述供气支管的指令，以控制接通或断开与所述供气支管连通的所述吹气单元进行吹气或停止吹气。

可选地，多个所述吹气单元均设置于所述面板堆石坝的最低水位以下的下限位置和所述面板堆石坝的正常蓄水位之间。

可选地，所述防冰系统还包括用于采集环境温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器与所述防冰控制设备通信连接。

可选地，所述防冰系统还包括设置在所述面板堆石坝的最低水位以下的液位传感器，所述液位传感器与所述防冰控制设备通信连接。

可选地，所述控制阀组至少包括电磁空气阀。

可选地，至少部分所述控制阀组还包括压缩空气比例调节装置。

可选地，多个所述控制阀组设置在阀组箱中，所述阀组箱内还设置有加热保温装置以及第二温度传感器，所述第二温度传感器用于采集所述阀组箱的箱内温度，所述第二温度传感器以及所述加热保温装置均与所述防冰控制设备通信连接。

可选地，所述吹气单元包括吹气管和设置在所述吹气管上的气泡发生件；多个所述吹气单元位于所述供气支管的同侧，或者多个所述吹气单元以所述供气支管为轴对称地设置在所述供气支管的两侧。

可选地，所述吹气管的一端与所述供气支管连通，所述吹气管的另一端封闭，所述吹气管上设置有多个通气孔。

可选地，在每个所述吹气管上设置有一个或多个所述气泡发生件。

可选地，不同防冰有效高度的两个相邻所述吹气单元之间通过连接件连接，所述连接件通过支架与所述供气管路固定连接；所述连接件与所述供气管路平行地设置，相邻两个所述连接件之间不连通。

可选地，多个所述供气支管沿所述面板堆石坝的止水分缝的方向向下延伸，多个所述吹气单元之间沿所述面板堆石坝的止水分缝的方向平行排布，每个所述吹气单元沿水平方向设置。

可选地，多个所述供气支管平行设置在所述面板堆石坝的坝面上，或者埋设在所述面板堆石坝的坝面下。

根据本发明的另一方面，本发明实施例提供一种面板堆石坝的防冰控制方法，该防冰控制方法用于前述任一防冰系统，包括：获取从水下采集位置采集到的水位压力检测信号；根据所述水位压力检测信号，确定所述水下采集位置相对于当前水位的深度值；根据至少一个所述吹气单元的设置位置和所述水下采集位置之间的高度差以及所述深度值，分别确定各个所述吹气单元是否处于当前水位之上；如果存在设置位置处于当前水位之上的所述吹气单元，则控制相应的所述控制阀组断开处于当前水位之上的所述吹气单元的供气支管的供气。

可选地，所述方法还包括：如果存在设置位置处于当前水位之下的所述吹气单元，则控制相应的所述控制阀组接通处于当前水位之下的所述吹气单元的供气支管的供气。

可选地，所述方法还包括：如果多个所述吹气单元处于当前水位之下，则确定各个所述吹气单元的工作时段和休息时段，并且根据各个所述吹气单元的当前工作状态以及所述工作时段和所述休息时段，控制相应的所述控制阀组接通或断开各个所述吹气单元的供气支管的供气。

可选地，至少部分所述吹气单元的工作时段与其他的所述吹气单元的工作时段不相同。

可选地，所述确定各个所述吹气单元的工作时段和休息时段包括：获取当前的环境温度值；根据所述当前的环境温度值确定各个所述吹气单元的工作时段和休息时段，其中，所述环境温度值越低，所述工作时段越长。

可选地，所述控制阀组包括电磁空气阀和压缩空气比例调节装置；所述方法还包括：如果存在设置位置处于当前水位之下的所述吹气单元，则控制相应的所述控制阀组接通处于当前水位之下的所述吹气单元的供气支管的供气，并且获取当前的环境温度值，根据所述环境温度值控制相应的所述控制阀组中的压缩空气比例调节装置的开启幅度，其中，所述环境温度值越低，所述开启幅度越大。

可选地，所述方法还包括：获取当前的环境温度值；如果所述环境温度值达到结冰温度值，则控制部分或全部所述控制阀组接通相应的所述吹气单元的供气支管的供气。

可选地，所述防冰系统还包括设置在所述面板堆石坝的最低水位以下的液位传感器，所述获取从水下采集位置采集到的水位压力检测信号，包括：通过所述液位传感器采集所述水位压力检测信号。

根据本发明的又一方面，提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序指令，所述程序指令被处理器执行时用于实现任一前述防冰控制方法对应的步骤。

根据本发明的又一方面，提供一种计算机软件程序产品，其包括计算机程序指令，其中，所述程序指令被处理器执行时用于实现任一前述防冰控制方法对应的步骤。

本发明的示例性实施例提供的防冰系统，通过设置位于不同防冰有效高度的吹气单元，能够在水中喷出均匀且连续的气泡群，所喷出的均匀且连续的气泡群在上升过程中对周围水体产生扰动并形成局部流场，使得该流场有效范围内的水体中不易产生冰核，或者可以消除该流场有效范围内的水体中产生的冰核，消除了由于冰推力、冰拔力、冰爬力、冻融等现象对面板堆石坝、交通桥梁、水运码头等冰害影响，保障了工程的安全运行，使得上述水工建筑物免受冰害破坏。此外，通过设置防冰控制设备，并使防冰控制设备与多个控制阀组通信连接并向控制阀组发送接通或断开相应的供气支管的指令，进而可以对位于不同防冰有效高度的吹气单元进行逐个精准的控制，控制位于水上的吹气单元停止工作，不仅有效地节约了相应的能耗，还大大提高了该防冰工作系统的自动化程度。

本发明的示例性实施例提供的防冰控制方法，能够根据从水下采集位置采集到的水位压力检测信号，确定水下采集位置相对于当前水位的深度值，进而确定防冰系统中防冰工作装置的各个吹气单元处于当前水位之上还是处于当前水位之下，再控制处于当前水位之上的吹气单元停止吹气防冰工作。通过水位变化的检测能够对多个吹气单元的工作状态独立进行精准的防冰控制，从而提高防冰效率，并且自动地对防冰工作装置的防冰工作进行控制，节省人力管理和维护成本。

附图说明

图1为本发明示例性实施例提供的一种防冰系统的示意性立体图；

图2为本发明示例性实施例提供的另一种防冰系统的示意性立体图；

图3为本发明示例性实施例提供的防冰系统的示意性侧视图；

图4为本发明示例性实施例提供的供气支管与吹气单元连接的示意性结构图；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为本发明示例性实施例提供的供气支管与连接件、支架连接的示意性结构图；

图7为本发明示例性实施例提供的防冰系统的示意性架构图；

图8是根据本发明的示例性实施例的一种面板堆石坝的防冰控制方法的流程图；

图9是根据本发明的另一示例性实施例的一种面板堆石坝的防冰控制方法的流程图；

图10是根据本发明的又一示例性实施例的一种面板堆石坝的防冰控制方法的流程图；

图11是根据本发明的再一示例性实施例的一种面板堆石坝的防冰控制方法的流程图。

附图标记说明：

1、防冰控制设备；2、压缩供气部；3、供气支管；4、吹气单元；5、控制阀组；6、第一温度传感器；7、电磁空气阀；8、压缩空气比例调节装置；9、阀组箱；10、第二温度传感器；11、吹气管；12、气泡发生件；13、连接件；14、支架；15、供气主管路；16、液位传感器。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明实施例的示例性实施例。

本发明的示例性实施例提供一种用于面板堆石坝的防冰系统，该防冰系统包括防冰控制设备1(例如PLC等)、压缩供气部2、供气控制部以及与供气控制部对应设置的至少一个防冰工作装置；防冰工作装置包括气泡发生部；气泡发生部具有多个供气支管3以及设置在面板堆石坝的正常蓄水位之下的多个吹气单元4，多个吹气单元4分别与多个供气支管3连通，并且多个吹气单元4的设置位置对应于至少两个不同的防冰有效高度；供气控制部包括分别设置在多个供气支管3和压缩供气部2之间的多个控制阀组5；防冰控制设备1至少与多个控制阀组5通信连接，并且向任一控制阀组5发送接通或断开相应的供气支管3的指令，以控制接通或断开与供气支管3连通的吹气单元4进行吹气或停止吹气。这里，防冰有效高度是指在水下的吹气单元4的设置高度或设置深度，或者吹气单元4吹出气泡的位置高度或深度。

本发明的示例性实施例提供的面板堆石坝的防冰系统通过设置位于不同防冰有效高度的吹气单元4，能够在水中喷出均匀且连续的气泡群，所喷出的均匀且连续的气泡群在上升过程中对周围水体产生扰动并形成局部流场，使得该流场有效范围内的水体中不易产生冰核，或者可以消除该流场有效范围内的水体中产生的冰核，消除了由于冰推力、冰拔力、冰爬力、冻融等现象对面板堆石坝、交通桥梁、水运码头等冰害影响，保障了工程的安全运行，使得上述水工建筑物免受冰害破坏。此外，通过设置防冰控制设备1，并使防冰控制设备1与多个控制阀组5通信连接并向控制阀组5发送接通或断开相应的供气支管3的指令，进而可以对位于不同防冰有效高度的吹气单元4进行逐个精准的控制，控制位于水上的吹气单元4停止工作，不仅有效地节约了相应的能耗，还大大提高了该防冰工作系统的自动化程度。

具体来说，参照图1，沿面板堆石坝的长度方向设置有至少一根供气主管路15，该主管路15的一端与压缩供气部2连通，压缩供气部2用以向防冰系统中的防冰工作装置提供压缩空气，主管路15的另一端封闭。

参照图1～图3，多个供气支管3与供气主管路15分别连通，每个供气支管3上设置有至少一个吹气单元4，优选地，吹气单元4为多个。多个吹气单元4设置在面板堆石坝的正常蓄水位之下，换而言之，多个吹气单元4是预设在正常蓄水位之下的，这样能够更好地在水体中喷出连续的气泡群，以防止水体中产生冰核或者将已产生的冰核消除。多个吹气单元4的设置位置对应于至少两个不同的防冰有效高度，换而言之，多个吹气单元4不对应距离水面的同一深度，这样可以在不同深度的水体中产生扰动，进一步地防止水体结冰；同时，当水位发生变动时，处于不同深度位置的吹气单元4当中可存在仍处于水下的吹气单元4继续工作，执行防冰功能。

供气控制部用以实现对进入吹气单元4中的压缩空气的供气/断气、流量、压力、流速等参数进行控制。具体来说，如图7所示，供气控制部包括有多个控制阀组5，多个控制阀组5一一对应地设置在每个供气支管3和压缩供气部2之间，也可以理解为，多个控制阀组5一一对应地设置在每个供气支管3和供气主管路15之间。

此外，多个控制阀组5与防冰控制设备1通信连接，如此，防冰控制设备1就能够实现对控制阀组5的远程控制，以对吹气单元4的吹气功能进行各自独立的控制或多个吹气单元4的协同控制。具体来说，防冰控制设备1向控制阀组5发送接通或断开相应的供气支管3的指令，这样就可以实现如下技术效果：当吹气单元4高于水面时，防冰控制设备1可以向控制阀组5发送断开相应的供气支管3的指令，这样一来，高于水面的吹气单元4停止工作；当吹气单元4低于水面时，防冰控制设备1可以向控制阀组5发送接通相应的供气支管3的指令，这样一来，低于水面的吹气单元4开始工作。这样设置不仅可以有效地节省能源，还可以实现对吹气单元4的远程控制，提高了该防冰系统的自动化程度。

在优选的实施方式中，如图7所示，防冰系统还包括用于采集环境温度的第一温度传感器6，第一温度传感器6与防冰控制设备1通信连接。

设置第一温度传感器6的目的在于用以检测环境温度，当环境温度低于某预设值时，第一温度传感器6将检测信号发送给防冰控制设备1，防冰控制设备1根据环境温度值为各个吹气单元4确定其工作或停止工作，或者确定包括工作时段和休息时段的工作时间表，再按照确定结果向控制阀组5发送接通相应的供气支管3的指令，以控制接通与该供气支管3连通的吹气单元4进行吹气工作，防止在坝体周围的水体中产生冰块。

在优选的实施方式中，如图3和图7所示，防冰系统还包括设置在面板堆石坝的最低水位以下的液位传感器16，液位传感器16与防冰控制设备1通信连接。

设置液位传感器16的目的在于用以检测当前水位高度，如果液位低于液位传感器16设置的位置高度时，防冰控制设备1控制露出水面的吹气单元4停止工作，当液位高于液位传感器16设置的位置高度时，防冰控制设备1控制位于水下的吹气单元4工作或停止工作。

可选地，控制阀组5至少包括电磁空气阀7；至少部分控制阀组5还包括压缩空气比例调节装置8(例如电磁比例阀)。防冰控制设备1可通过设置的电磁空气阀7远程地控制各个吹气单元4工作或停止工作；通过设置的压缩空气比例调节装置8可以调节供气的流量，这样可以更为精准地对防冰系统的各个吹气单元4进行智能控制。当然，还可在控制阀组5中设置手动通断阀、单向阀、减压阀、节流阀等。

在本实施例中，如图7所示，多个控制阀组5设置在阀组箱9中，阀组箱9内还设置有加热保温装置以及第二温度传感器10，第二温度传感器10用于采集阀组箱9的箱内温度，第二温度传感器10以及加热保温装置均与防冰控制设备1通信连接。

阀组箱9中集成有多个控制阀组5，其中控制阀组5与供气支管3为一一对应地设置。在阀组箱9中设置第二温度传感器10的目的在于监测阀组箱9中的温度，第二温度传感器10将检测信号发送给防冰控制设备1，当阀组箱9中的温度高于预设值时，防冰控制设备1控制加热保温装置停止工作；当阀组箱9中的温度低于预设值时，防冰控制设备1控制加热保温装置开始工作以保证各个控制阀组5正常工作。

在优选的实施方式中，多个吹气单元4均设置于面板堆石坝的最低水位以下的下限位置和面板堆石坝的正常蓄水位之间。如图3所示，多个吹气单元4设置在正常蓄水位和最低水位之间，最低端的吹气单元4设置在最低水位以下。

这样设置的目的在于保证吹气单元4在不同高度的水体中都能够进行吹气，进而能够在不同高度的水体中产生气泡群，防止不同高度的水体结冰。此外，还可确保当水位发生变化时，例如，水位降到最低水位时，仍有吹气单元4处于水下进行吹气，确保防冰效果。

当然，在其他的一些实施方式中，也可将多个吹气单元4按照实际使用需求设置在不同的水位高度上。例如，可将多个吹气单元4设置在面板堆石坝的最低水位与面板堆石坝的正常蓄水位之间等。

在本实施例中，参照图4～图6，吹气单元4包括吹气管11和设置在吹气管11上的气泡发生件12；吹气管11的一端与供气支管3连通，吹气管11的另一端封闭，吹气管11上设置有多个通气孔；在每个吹气管11上设置有一个或多个气泡发生件12。例如，在图1中示出的防冰工作装置中，每个吹气单元4的吹气管上设置有多个气泡发生件12。

具体地，吹气管11的一端与供气支管3相连通，用以将供气支管3中的压缩空气导入吹气管11中，吹气管11的另一端封闭以防止压缩空气从吹气管11中吹出，例如可使用三通阀等连接件13连通二者。

在吹气管11上开设的多个通气孔可沿着吹气管11的管壁设置，需要说明的是，该通气孔不应设置的直径较大，且相邻两个通气孔之间的间距不应设置的间距较近，避免对吹气管11的自身结构强度产生影响。气泡发生件12设置在吹气管11上开设有通气孔的位置，以将通过供气支管3导入的压缩空气吹出。

在一种实施方式中，气泡发生件12可以是弹性膜片，在该弹性膜片上设置有多个微孔。该吹气单元4中弹性膜片在无外力自由状态下，微孔呈密闭状态，当压缩空气经过吹气管11上的通气孔排出时，随着气体压力的增加，弹性膜片开始膨胀，微孔打开，吹气管11内带有一定压力的压缩空气通过微孔流出，产生无数微小而均匀的气泡，气泡上升，带动水体向上流动，对大坝附近的水体产生充分且有效的扰动，达到防冰的目的。

在一种实施方式中，多个吹气单元4位于供气支管3的同侧。在这种实施方式中，可将吹气管11设置的较长，在吹气管11上套设多个气泡发生件12，如图4所示；在另外一种实施方式中，多个吹气单元4以供气支管3为轴对称地设置在供气支管3的两侧，如图6所示。在这种实施方式中，可将吹气管11设置的较短。当然，也可根据实际情况，灵活地选择吹气管11的长度以满足不同规格的面板堆石坝的防冰使用需求。

在优选的实施方式中，不同防冰有效高度的两个相邻吹气单元4之间通过连接件13连接，连接件13通过支架14与供气支管3固定连接；连接件13与供气支管3平行地设置，相邻两个连接件13之间不连通。

设置连接件13的目的在于进一步地保证相邻两个吹气单元4之间的连接强度，避免相邻两个吹气单元4被水体冲散。具体来说，连接件13可以是管状等结构，相邻两个连接件13之间互相不连通。连接件13与供气支管3平行地设置，并且通过支架14与供气支管3固定连接。支架14的一端可以与连接件13固定连接，支架14的另一端可开设多个可使供气支管3穿过的通气孔，这样一来，该支架14还可以起到固定供气支管3的作用。

在一种实施方式中，如图1所示，考虑到热胀冷缩对坝体的影响，沿着面板堆石坝的长度方向和/或高度方向设置有多个止水分缝，供气支管3沿着面板堆石坝的止水分缝的方向延伸设置。多个吹气单元4之间沿面板堆石坝的止水分缝的方向平行排布，每个吹气单元4沿水平方向设置。即，吹气单元4是沿着供气支管3的长度方向排布的，每个吹气单元4与供气支管3均垂直。

在一种可选的实施方式中，多个供气支管3平行设置在面板堆石坝的坝面上，或者埋设在面板堆石坝的坝面下。例如，服务于同一防冰工作装置的多个供气支管3可沿止水分缝的方向平行地向下延伸，如图1所示，以便于维护。或者，服务于同一防冰工作装置的多个供气支管3也可平行地埋设在面板堆石坝的坝面下，以保护多个供气支管3不受外界天气影响。

本发明的示例性实施例提供的面板堆石坝的防冰系统通过设置位于不同防冰有效高度的吹气单元，能够在水中喷出均匀且连续的气泡群，所喷出的均匀且连续的气泡群在上升过程中对周围水体产生扰动并形成局部流场，使得该流场有效范围内的水体中不易产生冰核，或者可以消除该流场有效范围内的水体中产生的冰核，消除了由于冰推力、冰拔力、冰爬力、冻融等现象对面板堆石坝、交通桥梁、水运码头等冰害影响，保障了工程的安全运行，使得上述水工建筑物免受冰害破坏。此外，通过设置防冰控制设备，并使防冰控制设备与多个控制阀组通信连接并向控制阀组发送接通或断开相应的供气支管的指令，进而对位于不同防冰有效高度的吹气单元4进行逐个精准的控制，可以控制位于水上的吹气单元停止工作，不仅有效地节约了相应的能耗，还大大提高了该防冰工作系统的自动化程度。

以下，将参照图8～图11详细描述根据本发明的示例性实施例的面板堆石坝的防冰控制方法的处理。

图8是根据本发明的示例性实施例的一种面板堆石坝的防冰控制方法的流程图。可由例如前述防冰系统中的防冰控制设备1执行该防冰控制方法。该防冰控制设备1可以是设置在中控室中的工控机、服务器或PLC控制器。

参照图8，在步骤S810，防冰控制设备1获取从水下采集位置采集到的水位压力检测信号。

由于不同的水下深度位置对应不同的压强值，水下深度越大，压强越大，因此，可通过采集水下采集位置的压强值来确定相应的水下深度位置。

可通过任何适用的方式获取用于指示水下压强的水位压力检测信号。例如，在前述防冰系统还包括液位传感器16的实施方式中，可在面板堆石坝的最低水位以下设置液位传感器16，从而确保采集到水下压强值。这里，水下采集位置即为液位传感器16的设置位置(包括设置的高度位置)。相应地，通过该液位传感器16采集水位压力检测信号。

在步骤S820，根据该水位压力检测信号，防冰控制设备1确定水下采集位置相对于当前水位的深度值。

具体地，可通过静压测量原理，由液位传感器16采集的水位压力检测信号(对应于压强值)确定水下采集位置相对于当前水位的深度值：

Ρ＝ρ.g.H+Po

其中，P为水下采集位置的压强值，ρ为被测液体(这里为水)的密度，g为重力加速度，Po为液面(水面)上的大气压值，H为水下采集位置相对于当前水位的深度值。

这里，ρ、g和Po均为可确定的常量值，因此，通过水下采集位置的压强值P，可相应地获得水下采集位置相对于当前水位的深度值H。

在步骤S830，根据至少一个吹气单元4的设置位置和水下采集位置之间的高度差以及该深度值，分别确定各个吹气单元4是否处于当前水位之上。

由于各个吹气单元4的设置位置和水下采集位置均为已知且均为固定，因此在确定了水下采集位置相对于当前水位的深度值后，可由各个吹气单元4的设置位置和水下采集位置之间的高度差以及该深度值，确定各个吹气单元4处于当前水位之上还是处于当前水位之下。

例如，如果根据步骤S820的处理确定水下采集位置相对于当前水位的深度值为80厘米，而某个吹气单元4设置在水下采集位置之上50厘米，则可确定该吹气单元4处于当前水位之下。类似地，另一吹气单元4设置在水下采集位置之上85厘米，则可确定这一吹气单元4处于当前水位之上。

如果在步骤S830，确定存在设置位置处于当前水位之上的吹气单元4，则执行步骤S840。在步骤S840，控制相应的控制阀组5断开处于当前水位之上的吹气单元4的供气支管3的供气。

通过对防冰系统的描述可以看出，控制阀组5、供气支管3与吹气单元4三者存在一一对应的关系。因此，在确定了处于当前水位之上的吹气单元4之后，可对该吹气单元4对应的控制阀组5进行控制，以断开处于当前水位之上的吹气单元4的供气支管3的供气，使得处于当前水位之上的吹气单元4停止工作。

由于处于水位之上的吹气单元4即使持续吹气，也无法起到防冰作用，因此通过步骤S810～S840的处理，可以实时地根据水位的变化控制处于水位之上的吹气单元4停止工作，提高防冰效率。

另一方面，如果在步骤S830，确定存在设置位置处于当前水位之下的吹气单元4，则执行步骤S850。在步骤S850，控制相应的控制阀组5接通处于当前水位之下的吹气单元4的供气支管3的供气，以确保处于当前水位之下的吹气单元4工作，以有效地进行防冰。

具体地，对于处于当前水位之下并且已处于工作状态的吹气单元4，可使其继续工作；对于处于当前水位之下并且尚未处于工作状态的吹气单元4，例如先前由于露出水面而被控制停止工作的吹气单元4，可对该吹气单元4对应的控制阀组5进行控制，以接通处于当前水位之上的吹气单元4的供气支管3的供气，使得处于当前水位之下的吹气单元4开始工作。

可周期性地执行前述步骤S810～S850的处理，根据检测到的水位变化对露出水位之上的吹气单元4和浸入水位以下的吹气单元4分别进行防冰控制。

通过前述处理，能够根据从水下采集位置采集到的水位压力检测信号，确定水下采集位置相对于当前水位的深度值，进而确定防冰系统中防冰工作装置的各个吹气单元4处于当前水位之上还是处于当前水位之下，再控制处于当前水位之上的吹气单元4停止吹气防冰工作。通过水位变化的检测能够对多个吹气单元4的工作状态独立进行精准的防冰控制，从而提高防冰效率，并且自动地对防冰工作装置的防冰工作进行控制，节省人力管理和维护成本。

在此基础上，还能够控制处于当前水位之下的吹气单元4(尤其是尚未启动工作的吹气单元4)进行防冰工作，对多个吹气单元4独立进行精准的防冰控制，从而提高防冰效率。

图9是根据本发明的另一示例性实施例的一种面板堆石坝的防冰控制方法的流程图。在图9中，步骤S910～S940的处理分别与图8中的步骤S810～S840的处理对应，在此不予赘述。

步骤S950～S960的处理是前述步骤S850的一种可选的实施方式，适用于一个或多个吹气单元4处于当前水位之下的情形。

具体地，在步骤S950，确定各个吹气单元4(处于当前水位之下)的工作时段和休息时段。也就是说，确定处于当前水位之下的各个吹气单元4的工作时间表，以对各个吹气单元4的工作进行调度。

可根据任何适用的调度控制策略，为各个吹气单元4制定包括工作时段和休息时段的工作时间表。这里，工作时段和休息时段均包括起始时间点和时长的信息，以实际用于控制。例如，可根据各个吹气单元4的设置高度确定其工作时段和休息时段，使得随着水位的变化，接近水位的若干吹气单元4工作，其以下的吹气单元4休息，或者使得吹气单元4的设置高度设置得越接近水位，其工作时段越长，相对的休息时段越短。再例如，确定多个吹气单元4中的若干吹气单元4工作一段时间，其他吹气单元4休息。再例如，可将多个吹气单元4分组，根据轮询调度的方式，使得各组吹气单元4轮流工作一段时间，再休息一段时间。

根据本发明的一种可选实施方式，将当前的环境温度作为确定各个吹气单元4的工作时间表的因素之一。具体地，步骤S950的处理可包括：获取当前的环境温度值；根据当前的环境温度值确定各个吹气单元4的工作时段和休息时段，其中，环境温度值越低，工作时段越长。

例如，可通过前述第一温度传感器6来采集当前的环境温度值。假设当前的环境温度值为-20°，可将各个吹气单元4的工作时段和休息时段的长度定为30分钟和10分钟；假设当前的环境温度值为-30°，可将各个吹气单元4的工作时段和休息时段的长度定为40分钟和3分钟。由此，确保在更为恶劣的低温状态下增大连续工作的时间，加大防冰的力度；而在普通的低温状态下，将连续工作时间设置得相对短，以节省防冰的功耗。

在确定各个吹气单元4的工作时段和休息时段的过程中，至少部分吹气单元4的工作时段与其他的吹气单元4的工作时段可不相同。

例如，假设处于当前水位之下的吹气单元4的个数为7个，可为其中2个吹气单元4确定长度为20分钟的工作时段，为3个吹气单元4确定长度为30分钟的工作时段，为其余2个吹气单元4确定长度为40分钟的工作时段。

在步骤S960，根据各个吹气单元4的当前工作状态以及工作时段和休息时段，控制相应的控制阀组5接通或断开各个吹气单元4的供气支管3的供气。

具体地，在为处于当前水位之下的各个吹气单元4确定了工作时间表以后，接通当前处于未工作状态的吹气单元4的供气支管3的供气，使其在确定的工作时段连续工作，根据确定的休息时段停止工作；对于已在工作的吹气单元4，根据确定的工作时段和休息时段继续控制相应的控制阀组5接通或断开该吹气单元4的供气支管3的供气，使其继续工作或停止工作，有助于延长防冰工作装置的使用寿命。

通过步骤S910～S960的处理，在前述实施例通过水位变化的检测控制处于当前水位之上的吹气单元4停止吹气防冰工作的基础上，还能够对处于当前水位之下的各个吹气单元4进一步进行协调控制，为各个当前水位之下的各个吹气单元4确定工作时间表，并且根据确定的工作时段和休息时段，来控制各个水下吹气单元4的工作和停止。由此，本发明实施例的防冰控制方法通过对各个吹气单元4的工作进行精准的独立控制以及协调控制，能够提高防冰效率，并且节省防冰的功效，还有助于延长防冰工作装置的使用寿命。

图10是根据本发明的又一示例性实施例的一种面板堆石坝的防冰控制方法的流程图。在图10中，在步骤S1010～S1040的处理与前述步骤S810～S840的处理相应，在此不予赘述。

在图10示出的实施例中，与各个吹气单元4相连的控制阀组5包括电磁空气阀7和压缩空气比例调节装置8。

参照图10，如果在步骤S1030，确定如果存在设置位置处于当前水位之下的吹气单元4，则执行步骤S1050～S1060。

在步骤S1050，控制相应的控制阀组5接通处于当前水位之下的吹气单元4的供气支管3的供气，使这些处于当前水位之下的吹气单元4工作。可参照步骤S850或步骤S940～S950来执行该步骤的处理。

进一步地，在步骤S1060，获取当前的环境温度值，根据环境温度值控制相应的控制阀组5中的压缩空气比例调节装置8的开启幅度，其中，环境温度值越低，开启幅度越大。

具体地，可通过前述第一温度传感器6采集当前的环境温度值；再根据获取到的环境温度值为各个工作的吹气单元4确定供气的流速、流量或压强，再根据确定的流速、流量或压强的数据对与该吹气单元4相连的控制阀组5中的压缩空气比例调节装置8的开启幅度，从而更为精准、有效地执行防冰功能。同理，使得环境温度值越低，压缩空气比例调节装置8的开启幅度越大。

通过步骤S1010～S1060的处理，不仅能够通过水位变化的检测能够对多个吹气单元4的工作/停止独立进行精准的防冰控制，而且还可以根据环境温度值对输送给处于工作状态的吹气单元4的压缩空气的流量、流速执行控制，从而进一步地提高防冰效率，并且优化防冰效果。

图11是根据本发明的再一示例性实施例的一种面板堆石坝的防冰控制方法的流程图。可结合前述任一实施方式的防冰控制方法，执行图11的防冰控制方法的步骤。

参照图11，在步骤S1110，获取当前的环境温度值。

同理，可通过前述第一温度传感器6来采集当前的环境温度值。

在步骤S1120，确定获取的环境温度值是否达到结冰温度值，达到结冰温度值就意味着水坝要结冰，需要启动除冰了。

如果在步骤S1120，确定环境温度值达到结冰温度值，则控制部分或全部控制阀组5接通相应的吹气单元4的供气支管3的供气(步骤S1130)。

如果在步骤S1120，确定环境温度值未达到结冰温度值，则控制部分或全部控制阀组5断开相应的吹气单元4的供气支管3的供气(步骤S1140)。

在此基础上，可继续执行前述任一实施例的防冰控制方法的处理。

通过步骤S1110～S1140的处理，能够根据检测到的当前的环境温度值，控制防冰系统中的防冰工作装置启动工作还是停止工作，从而自动地实现防冰工作装置的控制，节省人力管理和维护成本。

根据本发明实施例的任一防冰控制方法，可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码，程序代码可包括对应执行本发明实施例的防冰控制方法中各个步骤对应的指令，例如，获取从水下采集位置采集到的水位压力检测信号；根据水位压力检测信号，确定水下采集位置相对于当前水位的深度值；根据至少一个吹气单元的设置位置和水下采集位置之间的高度差以及该深度值，分别确定各个吹气单元是否处于当前水位之上；如果存在设置位置处于当前水位之上的吹气单元，则控制相应的控制阀组断开处于当前水位之上的吹气单元的供气支管的供气。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信元件从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例的方法中限定的上述功能。

需要指出，根据实施的需要，可将本发明实施例中描述的各个部件/步骤拆分为更多部件/步骤，也可将两个或多个部件/步骤或者部件/步骤的部分操作组合成新的部件/步骤，以实现本发明实施例的目的。

上述根据本发明实施例的防冰控制方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可存储在记录介质(诸如CD ROM、RAM、软盘、硬盘或磁光盘)中的软件或计算机代码，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程记录介质或非暂时机器可读介质中并将被存储在本地记录介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件(诸如ASIC或FPGA)的记录介质上的这样的软件处理。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件(例如，RAM、ROM、闪存等)，当所述软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现在此描述的处理方法。此外，当通用计算机访问用于实现在此示出的处理的代码时，代码的执行将通用计算机转换为用于执行在此示出的处理的专用计算机。

本领域普通技术人员可以理解，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明实施例的范围。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种用于面板堆石坝的防冰系统，其特征在于，所述防冰系统包括防冰控制设备(1)、压缩供气部(2)、供气控制部以及与所述供气控制部对应设置的至少一个防冰工作装置；

所述防冰工作装置包括气泡发生部；

所述气泡发生部具有多个供气支管(3)以及设置在所述面板堆石坝的正常蓄水位之下的多个吹气单元(4)，多个所述吹气单元(4)分别与多个所述供气支管(3)连通，并且多个所述吹气单元(4)的设置位置对应于至少两个不同的防冰有效高度；

所述供气控制部包括分别设置在多个所述供气支管(3)和所述压缩供气部(2)之间的多个控制阀组(5)；

所述防冰控制设备(1)至少与所述多个控制阀组(5)通信连接，并且向任一所述控制阀组(5)发送接通或断开相应的所述供气支管(3)的指令，以控制接通或断开与所述供气支管(3)连通的所述吹气单元(4)进行吹气或停止吹气。

2.根据权利要求1所述的防冰系统，其特征在于，多个所述吹气单元(4)均设置于所述面板堆石坝的最低水位以下的下限位置和所述面板堆石坝的正常蓄水位之间。

3.根据权利要求1所述的防冰系统，其特征在于，所述防冰系统还包括用于采集环境温度的第一温度传感器(6)，所述第一温度传感器(6)与所述防冰控制设备(1)通信连接。

4.根据权利要求1所述的防冰系统，其特征在于，所述防冰系统还包括设置在所述面板堆石坝的最低水位以下的液位传感器，所述液位传感器与所述防冰控制设备(1)通信连接。

5.根据权利要求1所述的防冰系统，其特征在于，所述控制阀组(5)至少包括电磁空气阀(7)。

6.根据权利要求5所述的防冰系统，其特征在于，至少部分所述控制阀组(5)还包括压缩空气比例调节装置(8)。

7.根据权利要求1所述的防冰系统，其特征在于，多个所述控制阀组(5)设置在阀组箱(9)中，所述阀组箱(9)内还设置有加热保温装置以及第二温度传感器(10)，所述第二温度传感器(10)用于采集所述阀组箱(9)的箱内温度，所述第二温度传感器(10)以及所述加热保温装置均与所述防冰控制设备(1)通信连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的防冰系统，其特征在于，所述吹气单元(4)包括吹气管(11)和设置在所述吹气管(11)上的气泡发生件(12)；多个所述吹气单元(4)位于所述供气支管(3)的同侧，或者，

多个所述吹气单元(4)以所述供气支管(3)为轴对称地设置在所述供气支管(3)的两侧。

9.根据权利要求8所述的防冰系统，其特征在于，所述吹气管(11)的一端与所述供气支管(3)连通，所述吹气管(11)的另一端封闭，所述吹气管(11)上设置有多个通气孔。

10.根据权利要求8所述的防冰系统，其特征在于，在每个所述吹气管(11)上设置有一个或多个所述气泡发生件(12)。

11.根据权利要求10所述的防冰系统，其特征在于，不同防冰有效高度的两个相邻所述吹气单元(4)之间通过连接件(13)连接，所述连接件(13)通过支架(14)与所述供气支管(3)固定连接；所述连接件(13)与所述供气支管(3)平行地设置，相邻两个所述连接件(13)之间不连通。

12.根据权利要求8所述的防冰系统，其特征在于，多个所述供气支管(3)沿所述面板堆石坝的止水分缝的方向向下延伸，多个所述吹气单元(4)之间沿所述面板堆石坝的止水分缝的方向平行排布，每个所述吹气单元(4)沿水平方向设置。

13.根据权利要求12所述的防冰系统，其特征在于，多个所述供气支管(3)平行设置在所述面板堆石坝的坝面上，或者

埋设在所述面板堆石坝的坝面下。

14.一种面板堆石坝的防冰控制方法，所述防冰控制方法用于如权利要求1～13中任一项所述的防冰系统，包括：

获取从水下采集位置采集到的水位压力检测信号；

根据所述水位压力检测信号，确定所述水下采集位置相对于当前水位的深度值；

根据至少一个所述吹气单元(4)的设置位置和所述水下采集位置之间的高度差以及所述深度值，分别确定各个所述吹气单元(4)是否处于当前水位之上；

如果存在设置位置处于当前水位之上的所述吹气单元(4)，则控制相应的所述控制阀组(5)断开处于当前水位之上的所述吹气单元(4)的供气支管(3)的供气。

15.根据权利要求14所述的防冰控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果存在设置位置处于当前水位之下的所述吹气单元(4)，则控制相应的所述控制阀组(5)接通处于当前水位之下的所述吹气单元(4)的供气支管(3)。

16.根据权利要求14所述的防冰控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

如果多个所述吹气单元(4)处于当前水位之下，则确定各个所述吹气单元(4)的工作时段和休息时段，并且根据各个所述吹气单元(4)的当前工作状态以及所述工作时段和所述休息时段，控制相应的所述控制阀组(5)接通或断开各个所述吹气单元(4)的供气支管(3)的供气。

17.根据权利要求16所述的防冰控制方法，其特征在于，至少部分所述吹气单元(4)的工作时段与其他的所述吹气单元(4)的工作时段不相同。

18.根据权利要求16所述的防冰控制方法，其特征在于，所述确定各个所述吹气单元(4)的工作时段和休息时段包括：

获取当前的环境温度值；

根据所述当前的环境温度值确定各个所述吹气单元(4)的工作时段和休息时段，其中，所述环境温度值越低，所述工作时段越长。

19.根据权利要求14所述的防冰控制方法，其特征在于，所述控制阀组(5)包括电磁空气阀和压缩空气比例调节装置；

所述方法还包括：

如果存在设置位置处于当前水位之下的所述吹气单元(4)，则控制相应的所述控制阀组(5)接通处于当前水位之下的所述吹气单元(4)的供气支管(3)的供气，并且获取当前的环境温度值，根据所述环境温度值控制相应的所述控制阀组(5)中的压缩空气比例调节装置的开启幅度，其中，所述环境温度值越低，所述开启幅度越大。

20.根据权利要求14～19中任一项所述的防冰控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取当前的环境温度值；

如果所述环境温度值达到结冰温度值，则控制部分或全部所述控制阀组(5)接通相应的所述吹气单元(4)的供气支管(3)的供气。

21.根据权利要求14～19中任一项所述的防冰控制方法，其特征在于，所述防冰系统还包括设置在所述面板堆石坝的最低水位以下的液位传感器，

所述获取从水下采集位置采集到的水位压力检测信号，包括：通过所述液位传感器采集所述水位压力检测信号。

22.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序指令，所述程序指令被处理器执行时用于实现权利要求14至21中任一项所述的防冰控制方法对应的步骤。