CN209211202U - 一种桥面监控除冰系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桥面监控除冰系统，包括监控摄像头、桥面换热管、地热采集装置和能源控制室，监控摄像头和能源控制室分别设置在桥面上方，桥面换热管铺设在桥面下方的桥梁路基中，地热采集装置为能源桩，能源桩包括桩体和能源桩换热管，桩体埋设在地表以下的土层中，能源桩换热管布置在桩体内部；能源控制室内安装有能源存储罐和能源泵，桥面换热管的进口与能源存储罐连通，桥面换热管的出口与能源泵连通，能源桩换热管的进口与能源泵连接，能源桩换热管的出口与能源存储罐连接。本实用新型将监控技术、能源桩技术与桥面除冰相结合，及时根据桥面冰雪情况通过采集地下能源实现桥面除冰，能及时清除冰雪保证行车安全且节能减排。

Description

一种桥面监控除冰系统

技术领域

本实用新型涉及路面除冰领域，尤其涉及一种桥面监控除冰系统。

背景技术

随着我国经济水平的不断提高，人们出行方式越来越多样化，但汽车作为主要的交通工具日趋普遍，为满足日益增长的车辆对道路的需求，越来越多的城市道路采用立体交通，桥梁的建设也越来越多，道路桥梁交通安全问题越来越受到人们的关注。尤其是，在我国北方冬季桥梁道路路面的结冰积雪给交通安全带来严重的威胁。

传统的清除冰雪的方式主要为：被动清除冰雪和主动清除冰雪两种方式。被动清除冰雪主要依靠人工、机械和化学除雪的方式，人工、机械和化学清除的方式存在条件限制和滞后性，需要耗费大量的人力和物力，并且影响桥梁的通畅运营，特别是化学除雪容易造成环境污染，降低桥梁的使用期限。主动清除冰雪的方式主要是利用导电混凝土、电热缆等功能材料对路面和桥面进行加热，达到除冰雪的目的，但其存在热转化效率低下，运营费用较高，存在一定的不安全性，不利于桥梁安全和节能。

此外，现有的在路基或路面埋设温度传感器对温度调节反馈具有一定的滞后性，不利于保证桥梁路面的行车安全性。

因此，需要研发新型的除冰雪系统，既要有利于桥梁运营安全，降低运营成本，又要有利于及时清除冰雪保证行车安全和节约能源。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供了一种桥面监控除冰系统，将监控技术、能源桩技术与桥面除冰相结合，及时根据桥面冰雪情况通过采集地下能源实现桥面除冰，不仅能够及时清除冰雪保证行车安全，还能够节能减排。

本实用新型为了解决上述问题所采取的技术方案是，提供了一种桥面监控除冰系统，包括监控摄像头、桥面换热管、地热采集装置和能源控制室，监控摄像头和能源控制室分别设置在桥面上方，桥面换热管铺设在桥面下方的桥梁路基中，地热采集装置为能源桩，能源桩包括桩体和能源桩换热管，桩体埋设在地表以下的土层中，能源桩换热管布置在桩体内部；

能源控制室内安装有能源存储罐和能源泵，桥面换热管的进口与能源存储罐连通，桥面换热管的出口与能源泵连通，能源桩换热管的进口与能源泵连接，能源桩换热管的出口与能源存储罐连接；能源存储罐与能源泵之间还连接有控制管路，桥面换热管上设置有第一电磁阀，控制管路上设置有第二电磁阀。

优选地，能源控制室内还安装有图像处理器和温度控制装置，能源存储罐的内壁安装有存储罐温度传感器，监控摄像头与图像处理器的输入端连接，图像处理器的输出端与温度控制装置连接，温度控制装置分别与第一电磁阀、第二电磁阀和能源泵连接。

优选地，布设在桩体内部的能源桩换热管为单 U 型、双 U型、单螺旋型或双螺旋型，能源桩换热管的材质为不锈钢或PVC。

优选地，桥面换热管铺设的方式为水平竖向U型、水平横向U型或水平单螺旋型，桥面换热管的材质为不锈钢或PVC。

优选地，能源存储罐的外部包覆有保温层。

优选地，能源媒介为空气、水或冷却液。

采用上述技术方案，本实用新型具有以下优点：

本实用新型能够通过监控摄像头对桥面情况进行拍照取样，并将拍摄的图像传输给图像处理器进行处理，温度控制装置根据图像处理器传递的信息控制能源泵的运行，从而采集地下热能为桥面提供热量，实现及时、高效、快速地消除桥面冰雪，保证桥梁通行顺畅和行车安全。

本实用新型通过采用监控摄像头、能源桩和桥梁路基相结合的技术开发地下能源，实现桥面冰雪的清除，具有良好的推广前景和经济效益。与普通埋设温度传感器相比，本实用新型的除冰系统的调节更及时、精准和高效。与钻孔埋设管道开采地下热能相比，能源桩降低了施工成本和难度，同时提高了地下热能的交换效率。此外，能源桩造价比普通桩仅高0.1%左右，有利于在桥梁桩基础中推广应用。

本实用新型利用监控摄像头和能源控制室可有效避免无效的能源媒介循环，温度控制装置可通过设置在桥面上的监控摄像头获得桥面是否存在冰雪等情况，并通过存储罐温度传感器测得的温度对第一电磁阀和第二电磁阀进行反馈调节，控制能源泵的工作，进一步精确调控桥梁路基的温度，保证了桥面清除冰雪的温度需求，同时避免能源媒介的无效循环，提高能源的利用率，实现节能减排。

综上，本实用新型能够及时根据桥面冰雪情况通过采集地下清洁能源实现桥面除冰，不仅能够及时清除冰雪保证行车安全，还能够节能减排，且施工方便、经济效益好，具有较为广阔的工程应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的剖面示意图；

图2是图1中A处的局部放大示意图；

图3是本实用新型的管路连接示意图；

图4是本实用新型中桥面换热管的铺设形状示意图之一；

图5是本实用新型中桥面换热管的铺设形状示意图之二；

图6是本实用新型中桥面换热管的铺设形状示意图之三。

具体实施方式

如图1至图6所示，本实用新型的一种桥面监控除冰系统，包括监控摄像头1、桥面换热管2、地热采集装置和能源控制室3，监控摄像头1和能源控制室3分别设置在桥面4上方，可根据桥面4长度间隔设置若干组监控摄像头1和能源控制室3，桥面换热管2铺设在桥面4下方的桥梁路基5中，具体为：桥面换热管2铺设于桥梁路基5的中上部或路面层的底部，桥面换热管2的截面形状为方形或圆形，桥面换热管2铺设的方式为水平竖向U型（如图4所示）、水平横向U型（如图5所示）或水平单螺旋型（如图6所示）等，桥面换热管2的材质为不锈钢或PVC，桥梁路基5的结构类型可采用现浇混凝土、预桥梁或钢构桥梁等；桥墩6的基础为桩基础，地热采集装置为能源桩，能源桩包括桩体71和能源桩换热管72，桩体71埋设在地表以下的土层中，能源桩换热管72布置在桩体71内部，能源桩换热管72为单 U 型、双 U型、单螺旋型或双螺旋型，能源桩换热管72的材质为不锈钢或PVC。

实际应用中，可根据桩径和实际需要选择埋设的能源桩换热管72数量，能源桩可依据桩基础的类型采用预制混凝土能源桩或现浇混凝土能源桩等。能源媒介从能源桩换热管72的进口流入，流经位于桩体71内的能源桩换热管72管段后再从能源桩换热管72的出口流出，在流入和流出的过程中能源媒介与能源桩的桩体71及周围土体进行热量交换。能源桩换热管72的截面类型可依据桩体71的形状进行相应选取，以提高能源桩的热交换率，不限于采用圆形、方形或椭圆形等。

能源控制室3内安装有能源存储罐8和能源泵9，能源泵9包括通过管路串联连接的循环泵和压缩机，能源存储罐8的外部包覆有保温层，能源存储罐8内盛装有能源媒介，能源媒介可依据需要选用气体或液体，具体地，可以采用空气、水或冷却液，桥面换热管2的进口与能源存储罐8连通，桥面换热管2的出口与能源泵9连通，桥梁路基5通过桥墩6支撑在地表上，能源桩换热管72的进口穿过桥墩6和桥梁路基5与能源泵9连接，能源桩换热管72的出口穿过桥墩6和桥梁路基5与能源存储罐8连接；能源存储罐8与能源泵9之间还连接有控制管路10，桥面换热管2上临近能源存储罐8的一端设置有第一电磁阀11，控制管路10上设置有第二电磁阀12。

能源控制室3内还安装有图像处理器13和温度控制装置14，能源存储罐8的内壁安装有存储罐温度传感器15，监控摄像头1与图像处理器13的输入端连接，图像处理器13的输出端与温度控制装置14连接，温度控制装置14分别与第一电磁阀11、第二电磁阀12和能源泵9连接。

监控摄像头1对桥面4情况进行拍照取样，并将拍摄的图像传输给图像处理器13，图像处理器13中预先存储有多种桥面4结冰的图像数据，图像处理器13将当前拍摄图像与预先存储的图像数据进行对比，如果比对一致则将信息传递给温度控制装置14，温度控制装置14控制能源泵9的运行，反之，则继续进行监控。

温度控制装置14可以是PLC、集成电路或单片机（如51单片机或89C52单片机）。温度控制装置14通过图像处理器13反馈的桥面4冰雪图像数据和存储罐温度传感器15测得的存储罐内的温度对第一电磁阀11和第二电磁阀12进行反馈调节，并控制能源泵9的工作，进一步精确调控桥面4的温度，保证桥面4温度能够融化冰雪，同时避免能源的浪费。

应用本实用新型时，可按如下施工工艺进行施工：先将能源桩换热管72安装在桩体71钢筋笼上；现场进行能源桩施工；在桥梁路基5结构施工期间将桥面换热管2铺设于桥梁路基5的中上部或者安装于桥梁路基5结构钢筋内侧现浇于桥梁路基5结构中，最后再在桥面4上建设能源控制室3和架设监控摄像头1，在能源控制室3内安装能源存储罐8、能源泵9、存储罐温度传感器15、温度控制装置14和图像处理器13等设备，并将能源桩换热管72和桥面换热管2与相关设备进行连通。

工作过程：

存储罐温度传感器15测得能源存储罐8内的温度达到预设温度（例如5摄氏度）时，第一电磁阀11打开，第二电磁阀12关闭，能源存储罐8、桥面换热管2、能源泵9和能源桩换热管72依次连通形成回路，能源介质从能源存储罐8泵入铺设在桥面4下方桥梁路基5中的桥面换热管2，桥面换热管2带来的热量可融化桥面4上的冰雪，换热后的能源介质通过能源泵9泵入能源桩换热管72，与埋设在地下的能源桩桩体71及周围土体进行热量交换，之后能源介质回到能源存储罐8内，继续参与循环换热。

存储罐温度传感器15测得能源存储罐8内的温度未达到预设温度时，第一电磁阀11关闭，第二电磁阀12打开，能源存储罐8、能源泵9和能源桩换热管72依次连通形成回路，能源介质直接通过能源泵9进入能源桩换热管72进行换热，再回到能源存储罐8内，直至能源存储罐8内的温度达到预设温度。

监控摄像头1监控到桥面4上无冰雪时，温度控制装置14控制能源泵9处于关闭状态，从而实现开采地下能源的同时，提高能源使用效率，降低碳排放。

结合保温层和第一电磁阀11、第二电磁阀12，能源存储罐8可对能源媒介的温度进行存储和调控，保证进入桥面换热管2的能源媒介温度为需要的温度，避免因温度不足导致无效循环而造成能源浪费。

所述监控摄像头1、图像处理器13、存储罐温度传感器15、第一电磁阀11、第二电磁阀12、能源存储罐8、循环泵和压缩机均为现有常规装置，具体结构不再详述。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种桥面监控除冰系统，其特征在于：包括监控摄像头、桥面换热管、地热采集装置和能源控制室，监控摄像头和能源控制室分别设置在桥面上方，桥面换热管铺设在桥面下方的桥梁路基中，地热采集装置为能源桩，能源桩包括桩体和能源桩换热管，桩体埋设在地表以下的土层中，能源桩换热管布置在桩体内部；

能源控制室内安装有能源存储罐和能源泵，桥面换热管的进口与能源存储罐连通，桥面换热管的出口与能源泵连通，能源桩换热管的进口与能源泵连接，能源桩换热管的出口与能源存储罐连接；能源存储罐与能源泵之间还连接有控制管路，桥面换热管上设置有第一电磁阀，控制管路上设置有第二电磁阀。

2.根据权利要求1所述的一种桥面监控除冰系统，其特征在于：能源控制室内还安装有图像处理器和温度控制装置，能源存储罐的内壁安装有存储罐温度传感器，存储罐温度传感器与温度控制装置电连接，监控摄像头与图像处理器的输入端连接，图像处理器的输出端与温度控制装置连接，温度控制装置分别与第一电磁阀、第二电磁阀和能源泵连接。

3.根据权利要求1所述的一种桥面监控除冰系统，其特征在于：布设在桩体内部的能源桩换热管为单 U 型、双 U型、单螺旋型或双螺旋型，能源桩换热管的材质为不锈钢或PVC。

4.根据权利要求1所述的一种桥面监控除冰系统，其特征在于：桥面换热管铺设的方式为水平竖向U型、水平横向U型或水平单螺旋型，桥面换热管的材质为不锈钢或PVC。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种桥面监控除冰系统，其特征在于：能源存储罐的外部包覆有保温层。

6.根据权利要求5所述的一种桥面监控除冰系统，其特征在于：能源媒介为空气、水或冷却液。