[發明專利]一種基于地熱的橋面自動融雪化冰系統及方法

在審

• 申請號: 202011454709.0
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112554120A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 陳智;羅振源;肖衡林;楊軍兵;馬強;李文濤;李麗華;連星瑋;海迪;李博洋
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: E01H5/10
• 分類號: E01H5/10;E01D19/12;G01D21/02
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發明公開了一種基于地熱的橋面自動融雪化冰系統及方法，系統包括監測模塊、融雪化冰模塊和控制模塊，所述監測模塊包括氣象監測器和設于橋面的溫濕度傳感器、結冰探測器，融雪化冰模塊包括埋設于橋面下方的加熱管道和與加熱管道相連的地熱系統，所述控制模塊包括現場控制系統和遠程控制系統，所述遠程控制系統用于根據橋面溫度和濕度判斷橋面是否會結冰，然后根據結果提前啟動融雪化冰模塊，控制融雪化冰模塊的換熱量大小，以及發出橋面結冰預警。本發明能對橋面實行監測，預判橋梁結冰時間和厚度，自動啟停融冰系統，智能控制加熱時段、區域、功率，實現主動、智能、精準融冰。

技術領域

本發明屬于橋梁技術領域，涉及一種橋梁融雪化冰技術，具體涉及一種基于地熱的橋面自動融雪化冰系統及方法。

背景技術

我國56％的國土，70％的橋梁都處于結冰區域。結冰導致路面汽車制動距離為正常道路的6-7倍，極容易造成交通事故。極端天氣會使司機視線變得模糊，公路運輸效率低，對交通設施和車輛造成損壞，嚴重的導致道路關閉。現有的融雪化冰的方式多采用化學和機械融冰融雪，需要大量的勞動力和施工機械，同時也會對周圍環境造成破壞，并且有些技術難以實施，不能根據實際情況除雪融冰。本發明提供一種基于地熱法新型深層埋管式能源樁橋梁智能融雪化冰系統，智能化的控制融冰除雪，同時與深層埋管式能源樁結合起來，較現有技術而言，通過智能化的管理，監控，預警與深層埋管式能源樁進行地熱循環水的熱交換。如此一來既利用了橋梁樁基的高導熱性，又可以達到傳統地源熱泵的換熱量大的優勢，節省占地面積，提高換熱效率，降低造價與后期能耗。自動啟停融冰系統，智能控制加熱時段、區域、功率，實現主動、智能、精準融冰。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于地熱法新型深層埋管式能源樁橋梁智能融雪化冰系統，是將智能化管理，監測，預警與深層埋管式地熱法換熱結合起來。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種基于地熱的橋面自動融雪化冰系統，其特征在于：包括監測模塊、融雪化冰模塊和控制模塊，所述監測模塊包括氣象監測器和設于橋面的溫濕度傳感器、結冰探測器，所述氣象監測器用于監測橋面所處環境氣象情況，所述溫濕度傳感器用于監測橋面溫度和濕度，所述結冰探測器用于監測橋面是否結冰，所述融雪化冰模塊包括埋設于橋面下方的加熱管道和與加熱管道相連的地熱系統，所述控制模塊用于根據橋面溫度和濕度判斷橋面是否會結冰，然后根據結果提前啟動融雪化冰模塊，控制模塊根據結冰探測器監測到橋面結冰情況控制融雪化冰模塊的換熱量大小，所述控制模塊根據監測模塊監測到的橋面溫度、濕度和氣象信息進行橋面結冰預警和提前啟動地熱泵。

進一步地，所述溫濕度傳感器包括濕敏元件、多個溫敏元件、底座和外殼體，所述外殼體固定在底座上，所述外殼體頂部設有一個橫槽內，所述濕敏元件安裝在橫槽內，所述溫敏元件安裝在外殼體四周的夾層內，所述濕敏元件和溫敏元件的信號線均經過外殼體夾層從底座引出，所述濕敏元件兩側的外殼體頂部設有起保護作用的鋼化玻璃。

進一步地，所述外殼體下部與底座通過樹脂膠合劑密封相連。

進一步地，所述氣象監測器和結冰探測器通過塑料外殼保護后安裝在橋梁兩側的橋欄內側，橋欄上每間隔80-120m布置一組氣象監測器和結冰探測器。

進一步地，所述橋梁的橋墩通過承臺支撐，所述承臺通過多根能源樁支撐，所述地熱系統包括地熱泵和埋設于能源樁內的地熱循環管，所述加熱管道通過地熱泵與地熱循環管相連。

進一步地，所述加熱管道為換熱盤管，所述地熱循環管為U型管，所述換熱盤管的進出口分別通過地熱泵與U型管相連。

進一步地，所述控制模塊包括現場控制系統和遠程控制系統，所述監測模塊還包括數據采集器，所述數據采集器采集各傳感器數據并傳輸給現場控制系統，所述現場控制系統通過無線通信與遠程控制系統通信相連。