CN214402482U - 一种屋顶除雪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种屋顶除雪装置，其包括分别连接在柔性电路上下两侧的振动模组和加热模组；且导热板紧密贴合于加热模组；压力传感模组设置两个，分别为上压力传感模组和下压力传感模组，由柔性的框架材料浇筑固定整体结构。通过压力传感模组检测压力判断积雪的厚度，由加热模组和导热板辅助加热融化积雪，经过振动模组的振动去除积雪，检测积雪厚度输出相应功率减少功耗绿色环保。通过采用多种柔性材料，并采用夹层嵌入式设计，降低了屋顶除雪装置的厚度，且减轻了整体质量能够应用于多种屋顶和场合具备更高的通用性。

Description

一种屋顶除雪装置

技术领域

本实用新型涉及除雪装置技术领域，具体涉及一种屋顶除雪装置。

背景技术

随着全球社会经济的高速发展、以及温室气体大量排放所造成温室效应加剧导致全球变暖。近年来的自然灾害频发，在冬季与降雪有关的城市次生灾害事件逐渐显露出来,降雪造成的损失日渐突出,严重影响城市经济生活的正常运转。与降雪相伴而生的除雪问题更是困难重重，每年人们将耗费大量精力进行除雪。

目前存在的机械传动式，电加热或暖气加热融化式，化学融雪剂等屋顶除雪装置，其机械传动式除雪装置在结构方面上，存在着自身体积过大质量较重，由大型电机提供动力且经多级传动装置传递动力进行除雪，当短时强降雪或长时间工作时其稳定性将明显下降。此外电加热或暖气加热式除雪装置虽然克服了机械式除雪设备在质量体积，结构稳定性等方面的问题，但在能耗以及实际场景安装与后期维护方面存在严重的不足。

而“屋顶除雪”领域却面临除雪方法原始，除雪设备体积大，能耗高，可靠性低，除雪装置难以多场景多领域普遍适用等多种难题。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种屋顶除雪装置，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种屋顶除雪装置，包括柔性电路；振动模组，所述振动模组与所述柔性电路连接，设置在所述柔性电路的一侧；加热模组，所述加热模组与所述柔性电路连接，设置在所述柔性电路的另一侧；导热板，所述导热板设置在所述加热模组的下方紧密贴合于加热模组；压力传感模组，所述压力传感模组设置两个，分别为上压力传感模组和下压力传感模组，柔性电路、振动模组、加热模组和导热板设置在上压力传感模组和下压力传感模组之间，所述导热板设置在导热板与压力传感模组之间。

可选的，上述屋顶除雪装置中，所述导热板上设置有振动模组和加热模组的预留孔位。

可选的，上述屋顶除雪装置中，所述压力传感模组包括框架结构和压力传感器，所述压力传感器设置多个，固定在所述框架机构上；所述框架结构为柔性材质，且所述框架结构上设置有预留给振动模组的预留孔，所述上压力传感模组和下压力传感模组的框架结构相互上下连接，柔性电路、振动模组、加热模组和导热板镶嵌在框架材料之中。

可选的，上述屋顶除雪装置中，所述屋顶除雪装置的结构由上至下为，上压力传感模组、柔性电路、振动模组、加热模组和导热板和下压力传感模组，所述屋顶除雪装置的内部结构通过框架材料浇筑固定。

可选的，上述屋顶除雪装置中，所述压力传感模组包括压力传感器，且所述框架材料为柔性材料。

可选的，上述屋顶除雪装置中，所述振动模组包括振动马达，所述振动马达设置多个呈矩阵排列，分别位于所述除雪装置的多个不同位点处，从空间上贯穿多个不同层的模组。

可选的，上述屋顶除雪装置中，所述加热模组包括多个柔性加热薄膜和温度传感器，所述柔性加热薄膜设置多个水平均匀分布，且所述温度传感器设置多个呈矩阵排列，分别位于所述除雪装置的多个不同位点处，从空间上贯穿多个不同层的模组。

有益效果：所述屋顶除雪装置总体结构上采用夹层嵌入式设计，降低了除雪装置的厚度，且减轻了整体质量。同时采用多种柔性材料，例如：柔性电路，柔性的框架材料，使得本除雪装置具有更好的柔软性，可贴合于不同形状类型的斜面，具备更好的通用性，能够应用于多种斜面除雪领域，普通屋顶除雪，温室大棚除雪，光伏太阳能板等领域。在屋顶除雪装置中设置压力传感器，能够实现对积雪厚度的测量，并采用多节点全桥接方式提高测量精度，通过检测积雪的厚度选择的输出相应的功率精确控制，降低屋顶除雪装置的能耗。还设置有加热模组，通过导热板的均匀加热使得积雪轻微融化，在积雪和屋顶除雪装置之间形成水膜降低积雪和屋顶除雪装置之间的摩擦力便于去除积雪，且除雪干净。

附图说明

图1为根据本实用新型的结构爆炸图。

图2为根据本实用新型的柔性电路的细节图。

图3为根据本实用新型的加热模组机构示意图。

图4为根据本实用新型的压力传感模组的结构示意图。

图5为根据本实用新型的工作步骤流程图。

图中各附图标记为：上压力传感模组11、下压力传感模组12、框架结构1-1、压力传感器1-2、柔性电路2、振动模组3、加热模组4、导热板5。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

本实用新型所提供的屋顶除雪装置，包括：

柔性电路2为多层穿孔电路，不同模组将与各层进行焊接相连；振动模组3，所述振动模组3与所述柔性电路2连接，设置在所述柔性电路2的一侧；加热模组4，所述加热模组4与所述柔性电路2连接，设置在所述柔性电路2的另一侧；导热板5，所述导热板5设置在所述加热模组4的下方紧密贴合于加热模组4；压力传感模组，所述压力传感模组设置两个，分别为上压力传感模组11和下压力传感模组12，柔性电路2、振动模组3、加热模组4和导热板5设置在上压力传感模组11和下压力传感模组12之间，所述导热板5设置在导热板5与压力传感模组之间。

所述导热板5上设置有振动模组3和加热模组4的预留孔位固定振动模组3和加热模组4。所述振动模组3包括振动马达，所述振动马达设置多个呈矩阵排列，分别位于所述除雪装置的多个不同位点处，从空间上贯穿多个不同层的模组。所述加热模组4包括多个柔性加热薄膜和温度传感器，所述柔性加热薄膜设置多个水平均匀分布，且所述温度传感器设置多个呈矩阵排列，分别位于所述除雪装置的多个不同位点处，从空间上贯穿多个不同层的模组。所述温度压力传感器1-2，通过测量多个不同位点的温度与压力数据，得出所述除雪装置当前所处环境的平均温度，以及除雪装置上方积雪的平均厚度，为控制器下达除雪指令提供判断依据。

所述压力传感模组包括框架结构1-1和压力传感器1-2，所述框架材料可通过数控机床雕刻出矩阵空穴以供振动马达嵌入其中，所述压力传感器1-2设置多个，固定在所述框架机构上；所述框架结构1-1为柔性材质，且所述框架结构1-1上设置有预留给振动模组3的预留孔，所述上压力传感模组11和下压力传感模组12的框架结构1-1相互上下连接，柔性电路2、振动模组3、加热模组4和导热板5镶嵌在框架材料之中。

或者所述压力传感模组包括压力传感器1-2，所述屋顶除雪装置的结构由上至下为，上压力传感模组11、柔性电路2、振动模组3、加热模组4和导热板5和下压力传感模组12，所述屋顶除雪装置的内部结构通过框架材料一次性浇筑而成固定，框架材料可以使用液态具有流动性的环氧树脂材料。

物联网WiFi及蓝牙功能可通过互联网获取当前装置所处时空的平均天气情况，以及季节温度状况。在所述传感器的环境数据与所述互联网模块获取的时空状况数据的双重判断下，降低所述振动除雪装置的非正常启动，以及短时恶劣天气情况或其他非正常因素而导致的误触发。

工作方法：

（1）自我诊断程序：通过控制各个模块的启动并结合多个传感器，对各模组进行诊断，同时校准传感器与判断程序。

（2）判断程序：主要通过温度传感器检测环境温度判断是否降雪，压力传感器1-2检测积雪厚度。由多个交叉判断程序判定是否启动除雪功能。当除雪装置上方覆盖积雪时，材料自身将产生微小形变，压力传感器1-2将感知其微小形变，并通过程序计算出积雪厚度（程序可由多种不同代码实现，具体内容暂不做阐述）。

（3）辅助加热：包括启动加热模组4及导热层，加热模组4将短时持续加热使接触面雪块融化，并在雪块与薄膜的接触界面形成一层低摩擦系数的液体薄膜，降低雪块下落时的摩擦力。

（4）振动除雪，包括多个振动马达，振动马达在短时间内提供横向与轴向的高频往复振动力，振动力破坏屋顶雪块原本的受力平衡状态，屋顶斜面使雪块在自身重力的作用下逐渐从屋顶滑落。

（5）复检测：当该除雪薄膜完成一次除雪工作后，将回到初始低功耗工作状态进行自我诊断，且始终检测环境变化。

工作过程：

（1）自我诊断程序中各传感器与模块之间的动作关系，首先逐一启动压力传感器1-2，诊断各压力传感器1-2故障情况，并获取第1压力状态。然后短暂逐一启动全部振动马达，诊断各振动马达的故障情况，且压力传感器1-2同时获取振动马达工作过程以及停止振动后的压力动态变化，并对比第1压力状态，校准积雪厚度初态值。随后逐一启动温度传感器，获取第1环境温度，然后逐一短暂启动辅助加热模块，温度传感器获取温度的动态变化，待温度趋于定值，再与第1环境温度进行比对校准温度初值。其中的温度传感器可以采用DS18B20数字测温芯片，并使用单总线多节点分路，同时测量温度数据，对多个节点所测温度进行取均值得出当前环境温度，并使用单总线多节点分路，使用多种诊断程序和判断程序，使装置可实现自动运行，并降低装置的误触发率。压力传感器1-2可以但不限于使用压敏电阻式应变片，应变片将采用多节点全桥接方式与除雪薄膜材料紧密贴合，当除雪装置上方覆盖积雪时雪块压迫薄膜材料使材料自身将产生微小形变，应变片测力模块将实时感知检测薄膜材料的微小形变并由其形变程度计算出当前积雪厚度。

（2）除雪工作模式下，辅助加热模块与振动模块的动作关系，先启动辅助加热模块，然后启动振动模块，加热模块和振动模块交替间断启动直至完成除雪工作。加热模块快速升温至预设定值，随后间断加热使温度维持在预值。矩阵排列的振动马达逐列，间断，以接近雪块材料的共振频率高频振动。加热模组4工作时产生的热量将经由导热板5以及压力传感模组传导至雪块，短时间融化接触面的少量积雪并在接触面形成薄薄的润滑液膜降低表面摩擦，在共振的作用下雪块更容易震碎除雪干净快速。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (8)

1.一种屋顶除雪装置，其特征是包括：

柔性电路；

振动模组，所述振动模组与所述柔性电路连接，设置在所述柔性电路的一侧；

加热模组，所述加热模组与所述柔性电路连接，设置在所述柔性电路的另一侧；

导热板，所述导热板设置在所述加热模组的下方紧密贴合于加热模组；

压力传感模组，所述压力传感模组设置两个，分别为上压力传感模组和下压力传感模组，柔性电路、振动模组、加热模组和导热板设置在上压力传感模组和下压力传感模组之间，所述导热板设置在导热板与压力传感模组之间。

2.根据权利要求1所述的一种屋顶除雪装置，其特征在于：所述导热板上设置有振动模组和加热模组的预留孔位。

3.根据权利要求1所述的一种屋顶除雪装置，其特征在于：所述压力传感模组包括框架结构和压力传感器，所述压力传感器设置多个，固定在所述框架机构上；所述框架结构为柔性材质，且所述框架结构上设置有预留给振动模组的预留孔，所述上压力传感模组和下压力传感模组的框架结构相互上下连接，柔性电路、振动模组、加热模组和导热板镶嵌在框架材料之中。

4.根据权利要求1所述的一种屋顶除雪装置，其特征在于：屋顶除雪装置的结构由上至下为，上压力传感模组、柔性电路、振动模组、加热模组和导热板和下压力传感模组，所述屋顶除雪装置的内部结构通过框架材料浇筑固定。

5.根据权利要求3所述的一种屋顶除雪装置，其特征在于：所述压力传感模组包括压力传感器，且所述框架结构的材料为柔性材料。

6.根据权利要求4所述的一种屋顶除雪装置，其特征在于：所述振动模组包括振动马达，所述振动马达设置多个呈矩阵排列，分别位于所述除雪装置的多个不同位点处，从空间上贯穿多个不同层的模组。

7.根据权利要求1所述的一种屋顶除雪装置，其特征在于：所述加热模组包括多个柔性加热薄膜和温度传感器，所述柔性加热薄膜设置多个水平均匀分布，且所述温度传感器设置多个呈矩阵排列，分别位于所述除雪装置的多个不同位点处，从空间上贯穿多个不同层的模组。

8.根据权利要求1所述的一种屋顶除雪装置，其特征在于：所述柔性电路为多层穿孔电路，不同模组与所述柔性电路的各层电路焊接相连。

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