CN212622036U - 一种路面低温抗凝冰仿真试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，涉及道路抗凝冰试验技术领域，其技术方案要点是：包括隔热试验箱和外部系统，隔热试验箱内部设有低温环境模拟系统、试验系统、试验试件和数据采集系统；外部系统包括数据分析系统和附属装置；试验试件表面埋设有用于监测试验试件表面冰层厚度的冰层厚度监测装置，冰层厚度监测装置与数据分析系统连接；隔热试验箱外部顶端设有与数据分析系统连接的预警装置。能够精确模拟各地区各种凝冰条件，并能通过数据分析出的数据曲线和图像对试件表面的凝冰情况进行直观地描述，从而便于评价抗凝冰材料性能的优劣，且试验装置智能化，操作简单，能够节约大量人力物力财力和时间，便于推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及道路抗凝冰试验技术领域，更具体地说，它涉及一种路面低温抗凝冰仿真试验装置。
背景技术
我国境内大部分属于冰雪地区，路面积雪结冰问题较为常见。冰雪地区初冬和初春季节和中部部分地区冬季，昼夜冷暖交替，在温度、湿度和车辆荷载作用下，路表极易形成一层薄冰，影响道路交通安全。鉴于路面冰层的危害，各国学者研究了多种主动融雪化冰的方法，大致分为热力学、物理和化学三类，融雪化冰材料种类繁多，性能各异。
现目前对于评价融雪化冰材料在实际路面条件中的抗凝冰效果方面，主要包括试验路观测和室内试验。试验路观测尽管更为贴近实际，但通常会耗费大量人力物力财力，室内试验较为经济可行。然而目前还没有统一的试验装置能够直观的反映材料抗凝冰性能优劣，研究者多是耗费大量时间进行繁琐的步骤来观测具体效果，精度不足且浪费时间。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，能够精确模拟各地区各种凝冰条件，并能通过数据分析出的数据曲线和图像对试件表面的凝冰情况进行直观地描述，从而便于评价抗凝冰材料性能的优劣，且试验装置智能化，操作简单，能够节约大量人力物力财力和时间，便于推广。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，包括隔热试验箱和设置于隔热试验箱外部的外部系统，所述隔热试验箱内部设有用于模拟低温环境的低温环境模拟系统、用于放置试验试件的试验系统、与试验系统可拆卸连接的试验试件和用于采集试验数据的数据采集系统；所述外部系统包括与数据采集系统连接的数据分析系统和附属装置；所述试验试件表面埋设有用于监测试验试件表面冰层厚度的冰层厚度监测装置，所述冰层厚度监测装置与数据分析系统连接；所述隔热试验箱外部顶端设有与数据分析系统连接的预警装置。
通过采用上述技术方案，在进行试验时，将制备好的等质量的含抗凝冰材料试验试件和对照的试验试件同时置于放置称重平台上，然后查询存储于数据分析系统中的被模拟地区的气象资料，并根据该被模拟地区的气象资料，通过低温环境模拟系统模拟创造所需凝冰的环境；通过数据采集系统，便于实时采集进行试验过程中的各个试验数据信息和试验试件表面图像数据信息，然后数据采集系统将实时采集到的该试验数据信息与试验试件表面图像数据信息传递至数据分析系统进行分析与处理，得出数据变化曲线和反映试验试件表面结冰情况的图像数据；通过冰层厚度监测装置，能够实时监测试验试件表面冰层的厚度信息数据，并将该实时监测的试验试件表面冰层的厚度信息数据传递至数据分析系统，当试验试件表面冰层厚度达到数据分析系统内预设的厚度时，预警装置自动启动进行工作，同时终止该路面低温抗凝冰仿真试验，并将此前的各个信息数据自动保存在数据分析系统中；通过该路面低温抗凝冰仿真试验装置，能够精确模拟各地区各种凝冰条件，并能通过数据分析出的数据曲线和图像对试件表面的凝冰情况进行直观地描述，从而便于评价抗凝冰材料性能的优劣，且试验装置智能化，操作简单，能够节约大量人力物力财力和时间，便于推广。
本实用新型进一步设置为：所述低温环境模拟系统包括温度调节器、喷洒控制器和鼓风机，所述温度调节器安装于隔热试验箱侧壁，所述喷洒控制器安装于隔热试验箱顶端中心处，所述鼓风机安装与隔热试验箱顶端。
通过采用上述技术方案，通过温度调节器，便于调节控制隔热试验箱内的温度；通过喷洒控制器，便于向隔热试验箱内喷洒水雾；通过鼓风机，便于模拟出风力气象条件；通过温度调节器、喷洒控制器和鼓风机，便于在隔热试验箱内模拟出各种凝冰气候。
本实用新型进一步设置为：所述附属装置包括安置于隔热试验箱外部的储水箱和电力设备，所述储水箱与喷洒控制器连接。
通过采用上述技术方案，通过储水箱，便于给喷洒控制器进行供水。
本实用新型进一步设置为：所述试验系统为设置于隔热试验箱内部底端的两个可调倾斜角的放置称重平台。
通过采用上述技术方案，通过放置称重平台，便于试验试件的放置；同时，通过可调倾斜角的放置称重平台，便于通过调节放置称重平台的倾斜角来模拟实际路面的坡度。
本实用新型进一步设置为：所述放置称重平台由超疏水材料制成。
通过采用上述技术方案，通过由超疏水材料制成的放置称重平台，便于保证放置称重平台在低温环境中质量不发生变化。
本实用新型进一步设置为：所述数据采集系统包括高精度质量传感器、温度传感器、湿度传感器和超清防雾摄像头，所述高精度质量传感器设置于放置称重平台底端，所述温度传感器和湿度传感器设置于隔热试验箱内侧壁，所述超清防雾摄像头分别安装于隔热试验箱内顶端，且所述超清防雾摄像头位于放置称重平台上方。
通过采用上述技术方案，通过高精度质量传感器，便于实时监测试验试件的质量数据信息，并实时监测到的质量数据信息传递至数据分析处理系统进行分析处理与储存；通过温度传感器，便于实时感受试验试件表面的温度信息数据，并将该温度信息数据传递至数据分析处理系统进行分析处理与储存；通过湿度传感器，便于实时感受试验试件表面的湿度信息数据，并将该湿度信息数据传递至数据分析处理系统进行分析处理与储存；通过超清防雾摄像头，能够防止超高清防雾摄像头的镜头结冰或产生雾气，从而能够实时采集试验试件表面的高清图像信息，用于观察试件表面结冰情况，便于试验人员记录查询。
本实用新型进一步设置为：所述数据分析系统为计算机，所述高精度质量传感器、温度传感器、湿度传感器、超清防雾摄像头、温度调节器、喷洒控制器、鼓风机、冰层厚度监测装置和预警装置与计算机连接。
通过采用上述技术方案，通过计算机作为数据分析系统，便于对高精度质量传感器、温度传感器、湿度传感器、超清防雾摄像头和冰层厚度监测装置监测采集的数据信息进行分析处理与储存；同时，通过计算机，便于控制温度调节器、喷洒控制器、鼓风机和预警装置进行工作。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过低温环境模拟系统模拟创造所需凝冰的环境；通过数据采集系统，便于实时采集进行试验过程中的各个试验数据信息和试验试件表面图像数据信息，然后数据采集系统将实时采集到的该试验数据信息与试验试件表面图像数据信息传递至数据分析系统进行分析与处理，得出数据变化曲线和反映试验试件表面结冰情况的图像数据；通过冰层厚度监测装置，能够实时监测试验试件表面冰层的厚度信息数据，并将该实时监测的试验试件表面冰层的厚度信息数据传递至数据分析系统，当试验试件表面冰层厚度达到数据分析系统内预设的厚度时，预警装置自动启动进行工作，同时终止该路面低温抗凝冰仿真试验，并将此前的各个信息数据自动保存在数据分析系统中；通过调节湿度和温度模拟路面实际低温环境，对比放置称重平台上试验试件的质量变化曲线，便于直观地说明某种材料的抗凝冰性能优劣；同时，该装置能够较为真实地模拟实际低温环境，且简单易操作；另外，使用该装置进行抗凝冰试验时，不仅能得到较为直观的数据，还可以获取实际的图像情况，方便试验人员查询和对比；同时，试验人员仅需设定需要的环境参数，放置制备好的试验试件组，预设好冰层厚度数据以便终止试验，从而能够节约大量时间，并且，也便于节省铺设试验路的人力、物力和财力，该路面低温抗凝冰试验装置构造简单，易于推广。
附图说明
图1是本实用新型实施例中的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中的结构框图。
图中：1、隔热试验箱；2、温度调节器；3、喷洒控制器；4、鼓风机；5、放置称重平台；6、超清防雾摄像头；7、高精度质量传感器；8、温度传感器；9、湿度传感器；10、计算机；11、储水箱；12、冰层厚度监测装置；13、预警装置；14、试验试件。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本实用新型作进一步详细说明。
实施例：一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，如图1和图2所示，包括隔热试验箱1和设置于隔热试验箱1外部的外部系统，隔热试验箱1内部安装有用于模拟低温环境的低温环境模拟系统、用于放置试验试件14的试验系统、与试验系统可拆卸连接的试验试件14和用于采集试验数据的数据采集系统。外部系统包括与数据采集系统连接的数据分析系统和附属装置。试验试件14表面埋设有用于监测试验试件14表面冰层厚度的冰层厚度监测装置12，冰层厚度监测装置12 与数据分析系统连接。隔热试验箱1外部顶端安装有与数据分析系统连接的预警装置13。
在本实施例中，隔热试验箱1采用标准保温板制作，并在隔热试验箱1内壁涂有一层绝热材料。在进行试验时，将制备好的等质量的含抗凝冰材料试验试件14和对照的试验试件14同时置于放置称重平台5上，然后查询存储于数据分析系统中的被模拟地区的气象资料，并根据该被模拟地区的气象资料，通过低温环境模拟系统模拟创造所需凝冰的环境。通过数据采集系统，便于实时采集进行试验过程中的各个试验数据信息和试验试件14表面图像数据信息，然后数据采集系统将实时采集到的该试验数据信息与试验试件14表面图像数据信息传递至数据分析系统进行分析与处理，得出数据变化曲线和反映试验试件14表面结冰情况的图像数据。通过冰层厚度监测装置12，能够实时监测试验试件14表面冰层的厚度信息数据，并将该实时监测的试验试件14表面冰层的厚度信息数据传递至数据分析系统，当试验试件14表面冰层厚度达到数据分析系统内预设的厚度时，预警装置13自动启动进行工作，同时终止该路面低温抗凝冰仿真试验，并将此前的各个信息数据自动保存在数据分析系统中。通过该路面低温抗凝冰仿真试验装置，能够精确模拟各地区各种凝冰条件，并能通过数据分析出的数据曲线和图像对试件表面的凝冰情况进行直观地描述，从而便于评价抗凝冰材料性能的优劣，且试验装置智能化，操作简单，能够节约大量人力物力财力和时间，便于推广。
低温环境模拟系统包括温度调节器2、喷洒控制器3和鼓风机4，温度调节器2安装于隔热试验箱1侧壁，喷洒控制器3安装于隔热试验箱1顶端中心处，鼓风机4安装与隔热试验箱1顶端。
在本实施例中，温度调节器2的可调节范围为-20℃-10℃，可调精度精确至0.01℃。通过温度调节器2，便于调节控制隔热试验箱1 内的温度。通过喷洒控制器3，能够设置时间间隔和水量定时向隔热试验箱1内喷洒水雾。通过鼓风机4，便于模拟出风力气象条件，同时，鼓风机4的风速可控制。通过温度调节器2、喷洒控制器3和鼓风机4，便于在隔热试验箱1内模拟出各种凝冰气候。
附属装置包括安置于隔热试验箱1外部的储水箱11和电力设备 15，储水箱11与喷洒控制器3连接。
在本实施例中，通过储水箱11，便于给喷洒控制器3进行供水。
试验系统为设置于隔热试验箱1内部底端的两个可调倾斜角的放置称重平台5。
在本实施例中，通过放置称重平台5，便于试验试件14的放置。同时，通过可调倾斜角的放置称重平台5，便于通过调节放置称重平台5的倾斜角来模拟实际路面的坡度。
放置称重平台5由超疏水材料制成。
在本实施例中，通过由超疏水材料制成的放置称重平台5，便于保证放置称重平台5在低温环境中质量不发生变化。
数据采集系统包括高精度质量传感器7、温度传感器8、湿度传感器9和超清防雾摄像头6，高精度质量传感器7设置于放置称重平台5底端，温度传感器8和湿度传感器9设置于隔热试验箱1内侧壁，超清防雾摄像头6分别安装于隔热试验箱1内顶端，且超清防雾摄像头6位于放置称重平台5上方。
在本实施例中，在隔热试验箱1顶端试验试件14正上方安装有两个超清防雾摄像头6。超清防雾摄像头6的镜片采用分辨率为1920 ×1080的防雾镜片。通过高精度质量传感器7，便于实时监测试验试件14的质量数据信息，并实时监测到的质量数据信息传递至数据分析处理系统进行分析处理与储存。通过温度传感器8，便于实时感受试验试件14表面的温度信息数据，并将该温度信息数据传递至数据分析处理系统进行分析处理与储存。通过湿度传感器9，便于实时感受试验试件14表面的湿度信息数据，并将该湿度信息数据传递至数据分析处理系统进行分析处理与储存。通过超清防雾摄像头6，能够防止超高清防雾摄像头的镜头结冰或产生雾气，从而能够实时采集试验试件14表面的高清图像信息，用于观察试件表面结冰情况，便于试验人员记录查询。
数据分析系统为计算机10，高精度质量传感器7、温度传感器8、湿度传感器9、超清防雾摄像头6、温度调节器2、喷洒控制器3、鼓风机4、冰层厚度监测装置12和预警装置13与计算机10连接。
在本实施例中，通过计算机10作为数据分析系统，便于对高精度质量传感器7、温度传感器8、湿度传感器9、超清防雾摄像头6 和冰层厚度监测装置12监测采集的数据信息进行分析处理与储存。同时，通过计算机10，便于控制温度调节器2、喷洒控制器3、鼓风机4和预警装置13进行工作。
工作原理：在进行路面低温抗凝冰仿真试验时，首先在事先储存有各地区气象资料的计算机10中查询被模拟地区的气象资料，并将制备好的等质量的含抗凝冰材料试验试件14和进行对照的试验试件 14同时置于放置称重平台5上，然后根据被模拟地区的气象资料，通过设定温度调节器2、喷洒控制器3和鼓风机4的工作参数创造所需凝冰环境。在进行试验的过程中，通过高精度质量传感器7，能够实时实时监测试验试件14的质量数据信息，并实时监测到的质量数据信息传递至计算机10中进行分析处理与储存，计算机10根据高精度质量传感器7传递的该实时监测的质量数据信息，自动在计算机 10中绘制出试验试件14组的质量变化曲线。通过超清防雾摄像头6，能够实时采集试验试件14表面的图像数据信息，并将该图像数据信息传递至计算机10中，从而能够通过计算机10实时监测隔热试验箱1内试验试件14表面结冰情况。在试验的过程中，当试验试件14表面冰层厚度达到事先在计算机10中预设的厚度时，计算机10控制预警装置13启动工作，同时使得该路面低温抗凝冰仿真试验终止，并将此前传递至计算机10中的数据自动保存在计算机10中。通过该路面低温抗凝冰仿真试验装置，能够精确模拟各地区各种凝冰条件，直观地通过数据曲线和图像描述试件表面的凝冰情况，从而评价抗凝冰材料性能的优劣，试验装置较为智能化，节约大量人力物力财力和时间，简单操作，便于推广。
本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (7)
1.一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，其特征是：包括隔热试验箱(1)和设置于隔热试验箱(1)外部的外部系统，所述隔热试验箱(1)内部设有用于模拟低温环境的低温环境模拟系统、用于放置试验试件(14)的试验系统、与试验系统可拆卸连接的试验试件(14)和用于采集试验数据的数据采集系统；所述外部系统包括与数据采集系统连接的数据分析系统和附属装置；所述试验试件(14)表面埋设有用于监测试验试件(14)表面冰层厚度的冰层厚度监测装置(12)，所述冰层厚度监测装置(12)与数据分析系统连接；所述隔热试验箱(1)外部顶端设有与数据分析系统连接的预警装置(13)。
2.根据权利要求1所述的一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，其特征是：所述低温环境模拟系统包括温度调节器(2)、喷洒控制器(3)和鼓风机(4)，所述温度调节器(2)安装于隔热试验箱(1)侧壁，所述喷洒控制器(3)安装于隔热试验箱(1)顶端中心处，所述鼓风机(4)安装与隔热试验箱(1)顶端。
3.根据权利要求2所述的一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，其特征是：所述附属装置包括安置于隔热试验箱(1)外部的储水箱(11)和电力设备(15)，所述储水箱(11)与喷洒控制器(3)连接。
4.根据权利要求1所述的一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，其特征是：所述试验系统为设置于隔热试验箱(1)内部底端的两个可调倾斜角的放置称重平台(5)。
5.根据权利要求4所述的一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，其特征是：所述放置称重平台(5)由超疏水材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，其特征是：所述数据采集系统包括高精度质量传感器(7)、温度传感器(8)、湿度传感器(9)和超清防雾摄像头(6)，所述高精度质量传感器(7)设置于放置称重平台(5)底端，所述温度传感器(8)和湿度传感器(9)设置于隔热试验箱(1)内侧壁，所述超清防雾摄像头(6)分别安装于隔热试验箱(1)内顶端，且所述超清防雾摄像头(6)位于放置称重平台(5)上方。
7.根据权利要求6所述的一种路面低温抗凝冰仿真试验装置，其特征是：所述数据分析系统为计算机(10)，所述高精度质量传感器(7)、温度传感器(8)、湿度传感器(9)、超清防雾摄像头(6)、温度调节器(2)、喷洒控制器(3)、鼓风机(4)、冰层厚度监测装置(12)和预警装置(13)与计算机(10)连接。
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| CN114562944A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-05-31 | 西南交通大学 | 一种模拟路面结冰的试验系统及方法 |
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