CN204731977U - 高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置，特征是：包括防水铝盒、系统驱动电路板、分别铺设在隧道口左右路面的发热片，在系统驱动电路板上设有稳压源电路、温度检测驱动电路、湿度检测驱动电路、发热驱动电路。本实用新型能够根据外界的温度来判断是否开启该高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置的工作，避免该装置在高速公路隧道口路面不可能结冰的温度环境下工作而浪费电能，而且本实用新型既能通过智能检测隧道口路面环境的温度、湿度对结冰的外界环境条件而采取给隧道口路面采取加热措施，防止隧道口路面结冰、积雪，保证高速公路隧道口低温天气的行车安全。

Description

高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置

技术领域

本实用新型涉及自动检测防路面结冰、积雪的设备，尤其是涉及一种高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置。

背景技术

由于高速公路的快速发展，高速公路需要截弯取直，将漫长的盘山公路改成直接穿越山体的隧道，这样不但节省行车时间，降低油耗，而且安全性也大为提高，所以修建的隧道越来越多。然而隧道的存在又面临着很多潜在的灾害，隧道口路面结冰就是一种经常造成交通事故的灾害。隧道山体经常会渗水，再加上隧道洞口基本处于山体背阴面，隧道由于隧道自身构造以及过往车辆不断带动冷热空气的流动，造成隧道内外气温差的产生，冷凝水使得高速公路隧道口路面容易结冰。而且车辆进入隧道的瞬间内外光差较大会产生黑洞效应，使人无法快速反应隧道口附近的环境情况和交通情况，从而容易引发交通事故，严重时造成交连环车撞事故，交通瘫痪，造成重大的人身损失和经济损失。

现有技术有很多除冰技术，比如说破冰车、撒盐水等。但除冰技术只能在严重的结冰情况后进行除冰，从而保证高速公路尽快正常运行。然而只进行事后除冰远远不能解决现在存在的经常由于隧道口结冰而造成交通事故的问题。

而且现有的超声波、激光和电容检测冰雪的技术，要等冰雪达到一定的厚度才能检测得到，并不能做到很薄的冰雪就防止车辆在隧道口发生交通事故，更不能做到在满足结冰条件下防止车辆在隧道口发生交通事故，而且现有技术没有在隧道口检测外界环境温湿度条件从而做到智能防止隧道口路面结冰积雪的装置。又由于高速公路在国民经济的地位日趋重要，因此，急需引入一种装置来解决隧道口结冰积雪造成交通事故的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能及时对结冰的外界环境条件进行检测，从而及时给路面加热而防止隧道口出现结冰积雪的情况、以做到避免车辆在隧道口因为冰雪造成交通事故的高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置，特征是：包括可拆卸的防水铝盒、系统驱动电路板、分别铺设在隧道口左右路面的含有安全绝缘材料的发热片，安装在隧道口中间隔离带的防水铝盒由防水铝盒壳体和密封性很好的防水铝盒顶盖构成，在防水铝盒的壳腔内装有系统驱动电路板，在系统驱动电路板上设有稳压源电路、温度检测驱动电路、湿度检测驱动电路和发热驱动电路；位于防水铝盒壳体外表面的左侧较低处的温度传感器通过导线与系统驱动电路板上的温度检测驱动电路的输入端连接，位于防水铝盒壳体外表面右侧较低处的湿度传感器通过导线与系统驱动电路板上的湿度检测驱动电路的输入端连接，含有安全绝缘材料的发热片通过导线与220V市电连接，受系统驱动电路板上的发热驱动电路控制。

在220V市电与稳压源电路之间串联有一个低温导通的温度控制开关，低温导通的温度控制开关设定的起动温度为≤2摄氏度。

本实用新型在系统驱动电路板上设有一个总开关：低温导通的KSD301温度控制开关在环境温度低于2摄氏度的情况下能导通，从而提供电能给该装置工作。KSD301温度控制开关作为该装置的总开关避免了该装置在高速公路隧道口路面不可能结冰的温度条件下的工作，从而起到了减少电能损耗的作用。

低温能使KSD301温度控制开关导通。本实用新型工作时，温度检测驱动电路驱动温度传感器检测隧道口的环境温度，判断是否达到结冰的外界温度条件，同时湿度检测驱动电路驱动湿度传感器检测临近路面上方的湿度，从而判断是否达到结冰的外界湿度条件。如果结冰的温度、湿度条件同时满足时，则启动铺设在隧道口路面的含有安全绝缘材料的发热片工作，以提高隧道口路面温度和减小隧道口路面湿度从而防止隧道口路面结冰、积雪，避免因为隧道口结冰积雪而引起的交通事故。

本实用新型的温度传感器和湿度传感器从防水铝盒壳体外表面的左右较低处伸出，以便检测工作能正常进行。因为判断的是高速公路隧道口路面是否会结冰，所以温度传感器的安装是从防水铝盒壳体的底端伸出，检测到的温度就是临近路面环境的温度，从而使判断可以更准确、可靠；因为水汽容易下沉，而且要判断的是高速公路隧道口路面是否会结冰，所以湿度传感器安装在防水铝盒壳体的外表面较低处检测到的湿度信息才更真实、可靠。

本实用新型能够根据外界的温度来判断是否开启该高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置的工作，避免该装置在高速公路隧道口路面不可能结冰的温度环境下工作而浪费电能，而且本实用新型既能通过智能检测隧道口路面环境的温度、湿度对结冰的外界环境条件而采取给隧道口路面采取加热措施，防止隧道口路面结冰积雪，很好的解决了高速公路隧道口经常因为结冰积雪而引起的交通事故的问题。

附图说明                             

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种高速公路隧道口冰雪智能报警装置，包括可拆卸的防水铝盒1、系统驱动电路板4、分别铺设在隧道口左右路面的含有安全绝缘材料的第1发热片9和第2发热片11，安装在隧道口中间隔离带13的防水铝盒1由防水铝盒壳体2和密封性很好的防水铝盒顶盖3构成，在防水铝盒1的壳腔内装有系统驱动电路板4，位于防水铝盒壳体2外表面的左侧较低处的温度传感器5通过导线与系统驱动电路板上的温度检测驱动电路的输入端连接，位于防水铝盒壳体2外表面右侧较低处的湿度传感器6通过导线与系统封装电路板上的湿度检测驱动电路的输入端连接，第1发热片9和第2发热片11分布通过导线7和导线8与220V市电连接，并受系统驱动电路板上的发热驱动电路控制。

在系统驱动电路板上设有稳压源电路、温度检测驱动电路、湿度检测驱动电路和发热驱动电路，其中：

稳压源电路由低温导通的温度控制开关K（KSD301：设定为2摄氏度导通），降压变压器T、整流桥VD1-VD4、集成稳压电路IC1、第1-4电容C1-C4组成，第1电容C1、第3电容C3为极性电容，第2电容C2、第4电容C4为偏置电容。220V市电经降压变压器T降压、整流桥VD1-VD4整流、集成稳压电路IC1稳压、第1电容C1、第3电容C3滤波后输出电源Vcc给温度检测驱动电路、湿度检测驱动电路、发热驱动电路供电，第1电容C1与第2电容C2并联，第3电容C3与第4电容C4并联。

温度检测驱动电路由温度传感器5、第1运算放大器U1、第1三极管Q1、第1继电器J1、第2继电器J2、第1电阻R1、第2电阻R2、第1可调电阻RW1组成，温度传感器5的电源端接电源Vcc，温度传感器5的接地端接地，温度传感器5的输出端接第1运算放大器U1的正输入端，第1电阻R1的一端接电源Vcc，第1电阻R1的另一端与第1可调电阻RW1串联后接地构成分压电路，通过第1可调电阻RW1可调节第1可调电阻RW1所分的电压，第1可调电阻RW1的高电位端接第1运算放大器U1的负输入端，第1运算放大器U1的正输入端、负输入端的电位比较决定第1运算放大器U1的输出端电平的高低，第一运算放大器U1的输出端接第1三极管Q1的基极，第1三极管Q1的集电极与第1继电器J1串联后接电源Vcc，第1三极管Q1的发射极与第2继电器、第2电阻R2串联后接地； 

湿度检测驱动电路由湿度传感器6、第2运算放大器U2、第2三极管Q2、第3继电器J3、第4继电器J4、第3电阻R3、第4电阻R4、第2可调电阻RW2组成，湿度传感器6的电源端接电源Vcc，湿度传感器6的接地端接地，湿度传感器6的输出端接第2运算放大器U2的正输入端，第3电阻R3的一端连接电源Vcc，第3电阻R3的另一端与第2可调电阻RW2串联后接地构成分压电路，通过第2可调电阻RW2可调节第2可调电阻RW2所分的电压，第2可调电阻RW2的高电位端接第2运算放大器U2的负输入端，第2运算放大器U2的正输入端、负输入端的电位比较决定第2运算放大器U2的输出端电平的高低，第2运算放大器U2的输出端接第2三极管Q2的基极，第2三极管Q2的集电极与第3继电器J3串联后接电源Vcc，第2三极管Q2的发射极与第4继电器、第4电阻R4串联后接地；

发热驱动电路由第1发热片9、第2发热片11、第1继电器J1的常开触点JK1、第2继电器J2的常开触点JK2、第3继电器的常开触点JK3、第4继电器的常开触点JK4组成，第1发热片 9的一端与第1继电器J1的常开触点JK1、温度控制开关K串联后接市电220VAC的一端，第1发热片9的另一端与第3继电器J3的常开触点JK3串联后接市电220VAC的另一端；第2发热片11的一端与第2继电器J2的常开触点JK2、温度控制开关K串联后接市电220VAC的一端，第2发热片11的另一端与第4继电器J4的常开触点JK4串联后接市电220VAC的另一端。

高速公路供电利用的是市电220V供电，本实用新型利用高速公路所提供的市电通过稳压提供直流电源Vcc给温度检测驱动电路、湿度检测驱动电路供电。

工作原理： 

当高速公路隧道口的环境温度高于2摄氏度时，KSD301温度控制开关K不导通，该装置不工作。当高速公路隧道口的温度低于2摄氏度时，达到低温导通的KSD301温度控制开关所需的低温条件时，低温导通的KSD301温度控制开关K闭合，电源进行供电，温度检测、湿度检测工作开始进行。

本实用新型能在高速公路隧道口路面的温湿度条件满足结冰条件时，启动发热片给高速公路隧道口路面的发热片的发热工作，既能解决现有技术只能检测一定厚度的冰雪而不能及时反馈路面刚产生冰雪的环境信息的问题，又能及时防止高速公路隧道口路面结冰、积雪，避免由于高速公路隧道口路面结冰、积雪造成的交通事故。所以本实用新型通过高速公路隧道口路面环境的温、湿度来共同决定该高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪的功能。

A、温度检测驱动电路驱动温度传感器5检测高速公路隧道口路面的环境温度，当温度较高时，温度传感器5检测到的温度高于所设置的温度阈值，温度传感器5的输出端输出低电平，第1运算放大器U1的正输入端的电位比负输入端的电位低，从而第1运算放大器U1的输出端输出低电平，第1三极管Q1截止，导致第1继电器J1的常开触点JK1、第2继电器的常开触点JK2断开。当温度较低时，导致温度传感器5检测到的温度低于所设置的温度阈值，温度传感器5的输出端输出高电平，第1运算放大器U1的正输入端的电位比负输入端的电位高，从而第1运算放大器U1的输出端输出高电平，第1三极管Q1导通，第1继电器J1的常开触点JK1、第2继电器的常开触点JK2闭合。

B、湿度检测驱动电路驱动湿度传感器6检测高速公路隧道口路面的环境湿度，当湿度较低时，湿度传感器6检测到的湿度低于所设置的湿度阈值，湿度传感器6的输出端输出低电平，第2运算放大器U2的正输入端的电位比负输入端的电位低，从而第2运算放大器U2的输出端输出低电平，第2三极管Q2截止，导致第3继电器J3的常开触点JK3、第4继电器的常开触点JK4断开。当湿度较高时，导致湿度传感器6检测到的湿度高于所设置的湿度阈值，湿度传感器6的输出端输出高电平，第2运算放大器U2的正输入端的电位比负输入端的电位高，从而第2运算放大器U2的输出端输出高电平，第2三极管Q2导通，第3继电器J3的常开触点JK3、第4继电器的常开触点JK4闭合。

由上所述，当温度较低，湿度较高时，第1继电器J1的常开触点JK1、第2继电器J2的常开触点JK2、第3继电器J3的常开触点JK3、第4继电器J4的常开触点JK4闭合，第1发热片9和第2发热片11进行发热工作，高速公路隧道口路面的环境温度升高以及路面环境湿度降低，达到防止高速公路隧道口路面结冰、积雪的目的，从而保障了低温天气条件下高速公路隧道口的行车安全。

Claims (3)

1.一种高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置，其特征在于：包括可拆卸的防水铝盒、系统驱动电路板、分别铺设在隧道口左右路面的含有安全绝缘材料的发热片，安装在隧道口中间隔离带的防水铝盒由防水铝盒壳体和密封性很好的防水铝盒顶盖构成，在防水铝盒的壳腔内装有系统驱动电路板，在系统驱动电路板上设有稳压源电路、温度检测驱动电路、湿度检测驱动电路和发热驱动电路；位于防水铝盒壳体外表面的左侧较低处的温度传感器通过导线与系统驱动电路板上的温度检测驱动电路的输入端连接，位于防水铝盒壳体外表面右侧较低处的湿度传感器通过导线与系统驱动电路板上的湿度检测驱动电路的输入端连接，含有安全绝缘材料的发热片通过导线与220V市电连接，受系统驱动电路板上的发热驱动电路控制。

2.根据权利要求1所述的高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置，其特征在于：在220V市电与稳压源电路之间串联有一个低温导通的温度控制开关，低温导通的温度控制开关设定起动温度为≤2摄氏度。

3.根据权利要求1所述的高速公路隧道口路面智能防结冰、积雪装置，其特征在于：稳压源电路由低温导通的温度控制开关K、降压变压器T、整流桥VD1-VD4、集成稳压电路IC1、第1-4电容C1-C4组成，第1电容C1、第3电容C3为极性电容，第2电容C2、第4电容C4为偏置电容；220V市电经降压变压器T降压、整流桥VD1-VD4整流、集成稳压电路IC1稳压、第1电容C1、第3电容C3滤波后输出电源Vcc给温度检测驱动电路、湿度检测驱动电路、发热驱动电路供电，第1电容C1与第2电容C2并联，第3电容C3与第4电容C4并联；

温度检测驱动电路由温度传感器（5）、第1运算放大器U1、第1三极管Q1、第1继电器J1、第2继电器J2、第1电阻R1、第2电阻R2、第1可调电阻RW1组成，温度传感器（5）的电源端接电源Vcc，温度传感器（5）的接地端接地，温度传感器（5）的输出端接第1运算放大器U1的正输入端，第1电阻R1的一端接电源Vcc，第1电阻R1的另一端与第1可调电阻RW1串联后接地构成分压电路，通过第1可调电阻RW1可调节第1可调电阻RW1所分的电压，第1可调电阻RW1的高电位端接第1运算放大器U1的负输入端，第1运算放大器U1的正输入端、负输入端的电位比较决定第1运算放大器U1的输出端电平的高低，第一运算放大器U1的输出端接第1三极管Q1的基极，第1三极管Q1的集电极与第1继电器J1串联后接电源Vcc，第1三极管Q1的发射极与第2继电器、第2电阻R2串联后接地；

湿度检测驱动电路由湿度传感器（6）、第2运算放大器U2、第2三极管Q2、第3继电器J3、第4继电器J4、第3电阻R3、第4电阻R4、第2可调电阻RW2组成，湿度传感器（6）的电源端接电源Vcc，湿度传感器（6）的接地端接地，湿度传感器（6）的输出端接第2运算放大器U2的正输入端，第3电阻R3的一端连接电源Vcc，第3电阻R3的另一端与第2可调电阻RW2串联后接地构成分压电路，通过第2可调电阻RW2可调节第2可调电阻RW2所分的电压，第2可调电阻RW2的高电位端接第2运算放大器U2的负输入端，第2运算放大器U2的正输入端、负输入端的电位比较决定第2运算放大器U2的输出端电平的高低，第2运算放大器U2的输出端接第2三极管Q2的基极，第2三极管Q2的集电极与第2继电器J2串联后接电源Vcc，第2三极管Q2的发射极与第4继电器、第4电阻R4串联后接地；

发热驱动电路由第1发热片（9）、第2发热片（11）、第1继电器J1的常开触点JK1、第2继电器J2的常开触点JK2、第3继电器的常开触点JK3、第4继电器的常开触点JK4组成，第1发热片（9）的一端与第1继电器J1的常开触点JK1、温度控制开关K串联后接市电220VAC的一端，第1发热片（9）的另一端与第3继电器J3的常开触点JK3串联后接市电220VAC的另一端；第2发热片（11）的一端与第2继电器J2的常开触点JK2、温度控制开关K串联后接市电220VAC的一端，第2发热片（11）的另一端与第4继电器J4的常开触点JK4串联后接市电220VAC的另一端。