[發明專利]一種城市人行道路智能融雪化冰系統及其施工方法

在審

• 申請號: 202110608504.1
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113355976A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 肖衡林;甘書寬;黃彩萍;翟凱凱;謝鑫;譚金甲;陳智;裴堯堯;鮑天;余浩
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: E01C15/00
• 分類號: E01C15/00;E01C11/26;E01C5/00;E01C3/00;E01C3/04;E01C3/06
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

1.一種城市人行道路智能融雪化冰系統，其特征在于：包括智能控制模塊、數據采集模塊、人行道路模塊和終端系統；所述智能控制模塊包括服務器、與服務器通信連接的智能控制器，數據采集模塊包括高清攝像頭、結冰探測器、溫濕度傳感器；所述人行道路模塊包括人行道路、碳纖維發熱線、電路檢測模塊；所述碳纖維發熱線布置在人行道路中，所述電路檢測模塊與碳纖維發熱線和智能控制器相連，所述智能控制器、高清攝像頭、結冰探測器、溫濕度傳感器與服務器相連，其中溫濕度傳感器和結冰探測器布置于人行道路表面，高清攝像頭布置在人行道路旁。

2.如權利要求1所述的城市人行道路智能融雪化冰系統，其特征在于：所述人行道路自下而上依次包括墊層、基層、整平層、面層。

3.如權利要求2所述的城市人行道路智能融雪化冰系統，其特征在于：墊層厚度設定為150mm，采用黏土夯實而成；基層厚度設定為150mm，采用C15混凝土澆筑而成；整平層厚度設定為30mm，采用水泥砂漿澆筑而成；面層厚度設定為60mm，采用路面磚鋪設而成。

4.如權利要求2所述的城市人行道路智能融雪化冰系統，其特征在于：在整平層中設置保溫層，所述保溫層設定為15mm，采用加布橡膠墊材料。

5.如權利要求2所述的城市人行道路智能融雪化冰系統，其特征在于：所述路面磚采用透水磚，沿高度方向中心位置預留兩個安裝孔，用于穿入碳纖維發熱線。

6.如權利要求1所述的城市人行道路智能融雪化冰系統，其特征在于：所述碳纖維發熱線采用并聯的形式接入電路中，所述電路檢測模塊與碳纖維發熱線并聯接入每條支路，用以檢查該支路是否正常，并將信號傳輸至服務器，同時具有單獨控制該支路通電的功能。

7.如權利要求1所述的城市人行道路智能融雪化冰系統，其特征在于：所述智能控制器布置于碳纖維發熱線電路中的干路上，與服務器相連并受服務器的預警指令控制，自動控制整個碳纖維發熱線加熱電路的啟動功率和關閉。

8.如權利要求1所述的城市人行道路智能融雪化冰系統，其特征在于：所述服務器用于收集并存儲電路檢測模塊、高清攝像頭、結冰探測器、溫濕度傳感器的數據，所述服務器中預裝有分析模塊、決策模塊和數據發送模塊，其功能包括：

接收所述電路檢測模塊的信息后可以分析并檢測碳纖維發熱線的運行情況，對不能正常通電發熱的支路產生報警指令并發送至終端系統，便于各個支路上碳纖維發熱線的檢測和更換；

接收高清攝像頭、結冰探測器、溫濕度傳感器的信息后，根據高清攝像頭、結冰探測器、溫濕度傳感器的信息進行決策預警。

9.如權利要求1所述的城市人行道路智能融雪化冰系統，其特征在于：所述服務器根據高清攝像頭、結冰探測器、溫濕度傳感器的信息進行決策預警具體包括：

第一步，分析溫濕度傳感器檢測的路面溫濕度是否能夠達到預期的溫濕度，若低于預期溫度或高于預期的濕度則所述服務器將指令發送給所述智能控制器，所述智能控制器持續保持碳纖維發熱線所在電路為閉合狀態不斷給路面加熱；若路面溫度高于預期加熱的溫度則所述服務器將指令發送給所述智能控制器，所述智能控制器使碳纖維發熱線所在電路斷開，停止給路面加熱；

第二步，分析結冰探測器的數據，結冰探測器探測到路面的狀態有5種，分別為結冰、潮濕、積水、積雪、干燥，同時在結冰與積雪狀態下自動測得結冰與積雪厚度，當結冰探測器輸出的狀態是結冰與積雪時，則所述服務器根據測得的結冰與積雪厚度，分析出啟動功率，并將指令發送給所述智能控制器，保持電路閉合狀態不斷給路面加熱；當結冰探測器輸出的狀態不是結冰與積雪時，則所述服務器將發送指令給所述智能控制器，使其斷開，停止給路面加熱；

第三步，接收高清攝像頭傳來的圖像信息后利用深度學習對其進行圖像識別，判斷人行道路面是否有冰雪存在，同時計算出冰雪覆蓋的區域，并將指令發送給智能控制器，再發送給電路檢測模塊，根據路面存在冰雪的區域來智能控制人行道路面相應支路發熱線的運行。

10.一種如權利要求1-9中任一項所述城市人行道路智能融雪化冰系統的施工方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)人行道路的墊層填充黏土，分兩次填充，每次填充后進行壓實處理使其壓實度達到95％，墊層厚度為150mm，基層設置在墊層上邊，采用C15混凝土澆筑而成厚度為150mm，基層澆筑后養護24小時后開始澆筑整平層，整平層采用30mm厚的水泥砂漿澆筑而成，其中整平層澆筑至15mm處時布置加布橡膠墊充當保溫層；

(2)面層采用特制的路面磚鋪設而成，鋪設面層時路面磚并排布置，按“行”施工；每行鋪設路面磚時，每鋪設一塊路面磚的同時將兩根獨立的碳纖維發熱線傳入路面磚預留的兩個安裝孔中，然后在安裝孔兩側用導熱硅膠密封，同樣的施工工藝進行下一塊磚的鋪設，每行路面磚鋪設完成后在每根碳纖維發熱線外側裸露部位接入電路檢測模塊，面層鋪設完成后，在表面布置溫濕度傳感器和結冰探測器，其中溫濕度傳感器布置在磚縫中，結冰探測器布置人行道路與排水溝交界處，并在人行道路面內側布置高清攝像頭；

(3)碳纖維發熱線以并聯的形式接入電路，智能控制器布置在電路的干路處，其中智能控制器、高清攝像頭、結冰探測器、溫濕度傳感器運用TCP/IP協議的5G通信與服務器相連，將服務器與終端系統相連。