CN216839217U - 一种路面融冰雪系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种路面融冰雪系统，包括智能控制主机、发热结构和传感器，发热结构间隔设置在道路的中面层上，发热结构包括热反射涂层和铺设在热反射涂层上面的电加热层；热反射涂层为喷涂在道路中层面上的层状结构；电源与电加热层之间设置有智能控制主机，由单片机、无线通讯模块和多路继电器模组组成；继电器模组与发热线缆电连接，智能控制主机通过无线通讯模块连接有云计算平台；智能控制主机还分别连接有雨雪传感器、第一温度传感器、第二温度传感器，智能控制主机与电源之间连接有电能表；发热结构的电加热层通过电源的加热能够在道路的中层面产生热量，热量向上扩散以更好的融化道路上面层上的冰雪。

Description

一种路面融冰雪系统

技术领域

本实用新型属于道路路面辅助设备领域，尤其涉及一种路面融冰雪系统。

背景技术

我国国土面积幅员辽阔，路网密布，路网分布从南到北跨热带、亚热带、暖温带、中温带、寒温带气候带，大体以秦岭--淮河连线为0℃分界线（不含山地、高原等特殊地形），位于连线以北区域在冬季存在较长的结冰期。

冬季雨雪天后，秦岭--淮河连线以北区域内道路，因积雪反复碾压后形成光滑的类冰层或雨水、冰雪融化后的泥水混合物结冰阻碍车辆通行，严重影响沿线居民日常通行、交通运输和商贸往来，严重时甚至会引发交通事故。

根据当前国内公路的运营管理现状，城区道路及有管养单位的道路，在道路出现积雪或结冰时，有专人清理，但从出现冰雪积存到冰雪清理完毕存在空窗期，在空窗期内不能杜绝车辆上路行驶，仍存在事故隐患。而一些偏远但关键的交通要道，空窗期将会持续更长时间。总之，冬季道路冰雪积存严重影响通行，对社会经济发展有重大影响。

道路结冰最容易出现交通事故的位置为道路上坡、下坡、弯道及桥梁处。上坡、下坡、弯道冬季雨雪天因道路结冰或存在积雪受碾压形成的类冰层，车辆轮胎抓地力大幅下降，加之路面倾斜，极易出现纵滑、侧滑、溜坡等状况进而引发交通事故，造成重大经济损失；桥梁则因上下均临空，冬季更容易出现结冰现象，一些位于山区的特大桥梁甚至集上坡、下坡、弯道路段于一体，均为事故高发区。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种路面融冰雪系统，以解决现有技术中道路结冰，车辆轮胎抓地力大幅下降，容易引发交通事故的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种路面融冰雪系统所采用的技术方案是：

一种路面融冰雪系统，包括：

发热结构：间隔设置在道路的中面层上，发热结构设置有多个，发热结构的上方用于铺设道路的上面层；

发热结构包括热反射涂层和铺设在热反射涂层上面的电加热层；

热反射涂层为喷涂在道路中层面上的层状结构；

电源：与电加热层电连接，电源与电加热层之间设置有控制装置；

所述控制装置为智能控制主机，智能控制主机包括单片机、无线通讯模块和多路继电器模组；

所述继电器模组与发热线缆电连接；

智能控制主机通过无线通讯模块连接有云计算平台；

智能控制主机还分别连接有雨雪传感器、第一温度传感器、第二温度传感器，第一温度传感器用于检测所在环境中的空气温度，第二温度传感器的感温探头指向道路的边侧的上面层，第二温度传感器用于检测路面温度；

智能控制主机与电源之间连接有电能表。

有益效果：本实用新型的一种路面融冰雪系统通过在道路的中层面上设置发热结构，发热结构的电加热层通过电源的加热能够在道路的中层面上产生一定热量，发热结构的热反射涂层设置在电加热层的下方，能够将电加热层产生的热量向上反射，从而使电加热层产生的热量集中向上扩散，以更好的融化道路上面层上的冰雪；不仅如此，还能够实现对道路上面层上的冰雪融化实现自动控制。

进一步的，所述电加热层包括发热线缆和散热翅片，散热翅片为回折形散热盘管，散热盘管的两端开口设置，发热线缆从散热盘管一端开口穿进，从散热盘管的另一端开口穿出，发热线缆与电源电连接。

有益效果：发热线缆从散热盘管中穿过，从而能够充分的、均匀的为散热盘管进行加热，散热盘管设置成回折形，能够方便热量在散热盘管上传递，使热量通过散热盘管得到均匀扩散。

所述电加热层包括碳纳米发热材料层和两个铜电极片，两个铜电极片相互间隔固定在热反射涂层上面，两个铜电极片设置在碳纳米发热材料层与热反射涂层之间。

有益效果：碳纳米发热材料层产生的热量呈面状，发热更加均匀，具有较佳的融化冰雪的效果。

进一步的，所述散热翅片包括中心圆管和对称设置在中心圆管外壁面的散热板，所述发热线缆穿设在中心圆管中。

有益效果：散热板的设置能够为散热翅片提供较大的散热面积，方便散热翅片的散热。

进一步的，所述散热板与道路的中面层垂直设置或平行设置。

有益效果：使散热翅片能够更稳定的置于道路结构中。

所述散热翅片的回折形散热盘管包括拼接连接的弯折段和平直段。

有益效果：一方面，方便散热翅片的组装安装；另一方面，散热翅片由弯折段与平直段拼接连接还能够保证发热线缆穿设在散热翅片的中心圆管中。

所述热反射涂层的材质为热反射隔热涂料。

有益效果：使热反射涂层能够具有较好的热反射作用，阻止热量向下扩散。

所述热反射涂层的面积为散热翅片在热反射涂层上的正面投影的1-3倍。

有益效果：热反射涂层能够为散热翅片提供较大的隔热、热反射屏障，更够更好的阻止热量向道路下方扩散。

进一步的，所述碳纳米发热材料层的面积与热反射涂层的面积相同。

有益效果：碳纳米发热材料层能够具有较大的产热面，热反射涂层也能够为碳纳米发热材料层产生的热量进行反射，使其产生的热量向上运行。

附图说明

图1是本实用新型的一种路面融冰雪系统的具体实施例一的结构示意图；

图2是图1中一种路面融冰雪系统的具体实施例一的散热翅片的A-A剖视图；

图3是本实用新型一种路面融冰雪系统的具体实施例一中散热翅片的弯折段结构示意图；

图4是本实用新型一种路面融冰雪系统的具体实施例一中散热翅片的平直段结构示意图；

图5是本实用新型的一种路面融冰雪系统的具体实施例二的结构示意图。

附图标记：1-智能控制主机；2-发热线缆；3-散热翅片；4-雨雪传感器；5-第一温度传感器；6-电能表；7-电源；8-云计算平台；9-中面层；10-热反射涂层；11-第二温度传感器；12-上面层；13-中心圆管；14-散热板；15-中面层；16-热反射涂层；17-碳纳米发热材料层；18-铜电极片；19-上面层；20-弯折段；21-平直段。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的一种路面融冰雪系统作进一步详细描述：

具体实施例一，将目标路段按面积大小分成若干区域，每一区域道路的中面层9上方铺设一个发热结构，相邻两个发热结构之间按需要进行间隔设置，本实施例中，发热结构设置有多个，且发热结构多设置在道路上坡、下坡、弯道及桥梁等容易出现交通事故的位置。在发热结构的上方铺设有道路的上面层12。

如图1所示，发热结构包括热反射涂层10和铺设在热反射涂层10上面的电加热层。热反射涂层10为喷涂在道路中间层上的层状结构，具体的，热反射涂层10的材质为热反射隔热涂料，热反射隔热涂料为具有较高太阳反射比和较高红外发射率的涂料，热反射隔热涂料为现有技术，在此不再赘述。热反射涂层10不仅能够阻挡电加热层产生的热量向下扩散，而且还能够对电加热层产生的热量进行反射，使电加热层产生的热量向上扩散以更好的融化道路上面层12上的冰雪。

本实施例中，电加热层包括发热线缆2和散热翅片3，散热翅片3为回折形散热盘管，散热盘管的两端开口设置，发热线缆2从散热盘管的一端开口穿进，从散热盘管的另一端开口穿出，每一区域的发热结构的发热线缆2的两端均延伸至道路一边侧。电加热层与电源7电连接，且电加热层与电源7之间设置有控制装置，具体的，电加热层中的发热线缆2与电源7电连接。

为了保证散热翅片3具有较好的散热效果，本实施例中，如图2所示，散热翅片3包括中心圆管13和对称设置在中心圆管13外壁面的散热板14，发热线缆2穿设在中心圆管13中；散热板14的设置增加了散热翅片3的散热面积。具体的，散热翅片3的宽度10～15cm，中心圆管13的壁厚2.5mm，中心圆管13的内孔径15mm。

为了保证散热翅片3在道路结构中的稳定性，本实施例中，散热翅片3的散热板14与道路的中面层9垂直设置，或者散热翅片3的散热板14与道路的中面层9平行设置，这样，即便车辆对道路进行长时间的碾压，散热翅片3在道路中仍然能够保持稳定状态。

如图3和图4所示，为了方便散热翅片3的组装安装，本实施例中，散热翅片的回折形散热盘管包括拼接连接的弯折段20和平直段21，弯折段20与平直段21拼接连接后能够保证弯折段20中的中心圆管与平直段21中的中心圆管连通。另外，散热翅片由弯折段20与平直段21拼接连接还能够保证发热线缆2穿设在散热翅片的中心圆管中。为了保证弯折段20与平直段21均与反射涂层10之间具有较强的连接稳定性，弯折段20的散热板上开设有穿孔，水泥钉穿过穿孔并向下穿过反射涂层10将弯折段20固定在中面层上，平直段21的散热板上开设有穿孔，水泥钉穿过穿孔并向下穿过反射涂层10将平直段21固定在中面层上。

为了保证热反射涂层10能够为散热翅片3提供较大的隔热屏障，以更好的阻止热量向道路的中面层9下方扩散，本实施例中，热反射涂层10的面积为散热翅片3在热反射涂层10上的正面投影的1-3倍。

为了实现路面融冰雪系统的自动控制，本实施例中，控制装置为智能控制主机1，智能控制主机1包括单片机、无线通讯模块和多路继电器模组；具体的，智能控制主机1是以ATMEL 公司生产的ATmega324P 型AVR 单片机为CPU，内置4G/5G无线通讯模块和多路继电器模组的控制器，具备传感器数据信号采集、解析、发热温度控制和网络通讯功能。

发热结构中的发热电缆的两端均延伸至道路一边侧，且与智能控制主机1中的其中任一路继电器模组电连接，继电器模组路数的多少是根据发热结构的数量进行相应的选择，从而能够使智能控制主机1中的多路继电器模组分别与多组发热结构中的发热电缆进行电连接。

智能控制主机1通过无线通讯模块连接有云计算平台8，用户可通过计算机或手机访问数据平台，查看系统运行情况。

智能控制主机1还分别连接有雨雪传感器4、第一温度传感器5、第二温度传感器11。雨雪传感器4用来检测降雨或降雪情况，智能控制主机1能够将雨雪传感器4、第一温度传感器5、第二温度传感器11采集到的环境信息解析为十进制数字后与设定的系统运行规则进行比对，并上传至云计算平台8。

第一温度传感器5用于检测所在环境中的空气温度，第一温度传感器5远离智能控制主机1，安放在道路任意一边侧或安放在桥梁底面上，或桥梁下方的桥墩侧壁上。

第二温度传感器11的感温探头指向道路的边侧的上面层12，第二温度传感器11用于检测路面温度，本实施例中，第二温度传感器11为非接触式测温的一体化集成式红外温度传感器，第二温度传感器11实时采集路面温度，以便智能控制主机1获取足够环境信息数据形成闭环控制。

智能控制主机1与电源7之间连接有电能表6，电能表6采用RS485电能表6，RS485电能表6进线端连接电源7，RS485电能表6出线端连接智能控制主机1，RS485电能表6为智能电表6，能够采集用电量数据并通过RS-485接口发送至智能控制主机1，并由智能控制主机1上传至云计算平台8，以供用户通过计算机或手机访问数据平台。

本实用新型的工作原理是：智能控制主机1外接雨雪传感器4、第一温度传感器5、第二温度传感器11、电能表6，运行期间实时采集各个传感器或设备数据，根据采集到的降雪、温度数据智能判别是否需要出现结冰路况。当符合设定启动条件时，智能控制主机1控制继电器打开，启动电加热层，加热路面融化积雪或冰层；智能控制主机1板载无线通讯模块，具备系统运行数据无线上传、系统自检、故障告警功能，运行数据经互联网上传至云计算平台8，用户可通过计算机或手机访问数据平台，查看系统运行情况；智能控制主机1及发热体用电均由市电供给，为确保用电安全，发热体用电为变换后的24V低压直流电。

本实用新型中，多路继电器模组的启闭受智能控制主机1控制，当智能控制主机1检测到所在地气温低于0℃且出现降水天气时，根据判别规则，该区域将会出现道路结冰或积雪现象，由于并不是刚出现降水天气路面就会出现结冰或积雪，因此将系统设置为延迟启动，延迟启动的时间取决于累积降水量，累积降水量由智能控制主机1根据雨雪传感器4采集到的降水强度及持续时间积分计算，一旦到达设定值，智能控制主机1控制多路继电器模组打开，进而对电加热层进行导电加热，发热线缆2开始发热，热量向上辐射传导至道路的上面层12上，持续融化积雪或冰层。第二温度传感器11采集到的路面温度数据也是智能控制主机1启停发热系统的判断依据之一，配合智能控制主机1的控制流程实现发热结构的智能启停。

本实用新型设置有以下四种使用场景：

（1）降雪持续，且气温低于0℃，此时智能控制主机1根据道路的上面层12上的温度启停发热体是否加热，当道路的上面层12上的温度低至5℃时启动加热，达到30℃时停止加热，循环控制。降水停止后，根据降雪强度，在电加热层持续发热一定时间后，预期路面积雪或结冰已融化形成路面径流流入边沟时停止加热。

（2）降雪持续，且气温高于0℃，此时智能控制主机1根据道路的上面层12上的温度启停发热体，当道路的上面层12上的温度低至5℃时启动加热，高于30℃时停止加热，循环控制。降雪停止后，根据降雪强度，在电加热层持续发热一定时间后，预期路面积雪或结冰已融化形成路面径流流入边沟时停止加热。

（3）降雪停止，且气温高于0℃，此情形下如道路的上面层12上的温度也持续高于0℃，此时意味着冰雪将会从空气中获取热量持续融化，道路将不会再次结冰，此种情形，需要在电加热层持续发热一定时间后再停止加热，不宜在降雪停止时立刻停止加热。

（4）降雪停止，且气温低于0℃，此情形下由于立即停止加热路面将会再次结冰，为确保路面积雪或冰层被彻底融化，此时智能控制主机1根据道路的上面层12上的温度，控制启停电加热层是否加热，当道路的上面层12上的温度低于5℃时，启动电加热层加热，直至路面温度达到30℃时，停止电加热层加热，循环控制；此外，根据降雪强度，在电加热层持续发热一定时间后，预期路面积雪或结冰已融化形成路面径流流入边沟后停止加热，路面冰雪融化形成的径流沿着路面横坡、纵坡流入路侧边沟。

具体实施例二：如图5所示，与实施例一不同的是，电加热层包括碳纳米发热材料层17和两个铜电极片18，两个铜电极片18相互间隔固定在热反射涂层16上面，两个铜电极片18设置在碳纳米发热材料层17与热反射涂层16之间，且两个铜电极片18通过导线与智能控制主机电连接。具体的，两个铜电极片18均经水泥钉穿过热反射涂层16固定在中面层15上，防止错层滑移。热反射涂层16的面积为两个铜电极片18在热反射涂层16上的正投影面积的1-3倍。两个铜电极片18分别经导线延伸至道路一边侧，与智能控制主机内的多路继电器模组中的任意一路连接。

本实施例中，碳纳米发热材料层17为采用碳纳米采暖涂料喷涂堆积在一起构成的层状结构，碳纳米采暖涂料为现有技术，在此不再赘述。碳纳米发热材料层17具有低压工作、加热功率高、安全可靠、平面同步升温、大面积加热均匀、升温快、使用寿命长、辐射小等优点。碳纳米发热材料层17上方铺设有道路的上面层19。

为了使碳纳米发热材料层17能够具有较大的产热面，热反射涂层16也能够为碳纳米发热材料层17产生的热量进行反射，使其产生的热量向上运行，碳纳米发热材料层17设置在热反射涂层16的正上方，且碳纳米发热材料层17的面积与热反射涂层16的面积相同。

本实用新型可设置在公路上坡、下坡、转弯处等重要节点处，在出现结冰或积雪现象时智能启动，自动融化路面积存的冰雪，避免了由于不能及时清理而导致的纵滑、侧滑现象，保障过往车辆安全通行。

上述实施例中，散热翅片包括中心圆管和对称设置在中心圆管外壁面的散热板，所述发热线缆穿设在中心圆管中；其他实施例中，散热翅片包括中心圆管和设置在中心圆管外壁一侧的散热板，发热线缆穿设在中心圆管中。

上述实施例中，散热板与道路的中面层垂直设置或平行设置；其他实施例中，散热板与道路的中面层呈一定的夹角设置。

上述实施例中，所述热反射涂层的材质为热反射隔热涂料，其他实施例中，热反射涂层的材质还可以为其他隔热材质。

上述实施例中，所述热反射涂层的面积为散热翅片在热反射涂层上的正面投影的1-3倍；其他实施例中，热反射涂层的面积为散热翅片在热反射涂层上的正面投影的4倍。

上述实施例中，所述控制装置为智能控制主机，其他实施例中，控制装置还可以为控制开关，此时，路面融冰雪系统为手动控制。

上述实施例中，所述碳纳米发热材料层的面积与热反射涂层的面积相同，其他实施例中，碳纳米发热材料层的面积小于热反射涂层的面积。

Claims (9)

1.一种路面融冰雪系统，其特征是，包括：

发热结构：间隔设置在道路的中面层上，发热结构设置有多个，发热结构的上方用于铺设道路的上面层；

发热结构包括热反射涂层和铺设在热反射涂层上面的电加热层；

热反射涂层为喷涂在道路中层面上的层状结构；

电源：与电加热层电连接，电源与电加热层之间设置有控制装置；

所述控制装置为智能控制主机，智能控制主机包括单片机、无线通讯模块和多路继电器模组；

所述继电器模组与发热线缆电连接；

智能控制主机通过无线通讯模块连接有云计算平台；

智能控制主机还分别连接有雨雪传感器、第一温度传感器、第二温度传感器，第一温度传感器用于检测所在环境中的空气温度，第二温度传感器的感温探头指向道路的边侧的上面层，第二温度传感器用于检测路面温度；

智能控制主机与电源之间连接有电能表。

2.根据权利要求1所述的一种路面融冰雪系统，其特征是，所述电加热层包括发热线缆和散热翅片，散热翅片为回折形散热盘管，散热盘管的两端开口设置，发热线缆从散热盘管一端开口穿进，从散热盘管的另一端开口穿出，发热线缆与电源电连接。

3.根据权利要求1所述的一种路面融冰雪系统，其特征是，所述电加热层包括碳纳米发热材料层和两个铜电极片，两个铜电极片相互间隔固定在热反射涂层上面，两个铜电极片设置在碳纳米发热材料层与热反射涂层之间。

4.根据权利要求2所述的一种路面融冰雪系统，其特征是，所述散热翅片包括中心圆管和对称设置在中心圆管外壁面的散热板，所述发热线缆穿设在中心圆管中。

5.根据权利要求4所述的一种路面融冰雪系统，其特征是，所述散热板与道路的中面层垂直设置或平行设置。

6.根据权利要求2所述的一种路面融冰雪系统，其特征是，所述散热翅片的回折形散热盘管包括拼接连接的弯折段和平直段。

7.根据权利要求1或2所述的一种路面融冰雪系统，其特征是，所述热反射涂层的材质为热反射隔热涂料。

8.根据权利要求2所述的一种路面融冰雪系统，其特征是，所述热反射涂层的面积为散热翅片在热反射涂层上的正面投影的1-3倍。

9.根据权利要求3所述的一种路面融冰雪系统，其特征是，所述碳纳米发热材料层的面积与热反射涂层的面积相同。

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