融雪化冰系統的製作方法

2023-12-11 12:14:12 2

本發明涉及一種用於惡劣天氣條件下的室外全自動或半自動加熱系統，特別涉及一種融雪化冰系統。

背景技術：

在現有技術中，我國現階段普遍採用兩種融雪化冰技術即人工清除法(人工機械、人工撒鹽、沙子)和化學融化法(融雪劑、降低冰點的路面材料)。前者需要花費大量的人力和物力；後者有很多負面效應，如鋼筋鏽蝕、剝蝕橋面及環境汙染等。且人工清除法和化學融化法融雪化冰技術在極端條件下更難適應現代交通安全和高效出行的需求，因此研究新型、高效、自動化程度高的融雪化冰設備呈現出了重要的應用價值和科學意義。

技術實現要素：

針對上述現有技術中的缺點和不足，本發明的目的在於提供一種自動化程度較高的融雪化冰系統。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種融雪化冰系統，包括供電單元、控制單元和加熱單元，所述供電單元分別給控制單元和加熱單元供電，所述控制單元與加熱單元相連並控制加熱單元的啟動與關閉；所述控制單元包括電子可編程控制器、冰雪探測器和開關單元，所述冰雪探測器和開關單元均接入電子可編程控制器，所述加熱單元與開關單元電連接。

優選地，還包括地面溫度傳感器和大氣溫度傳感器，所述冰雪探測器、大氣溫度傳感器和地面溫度傳感器均接入電子可編程控制器。

優選地，所述開關單元包括電子可編程控制器和至少兩個固態繼電器，所述冰雪探測器、大氣溫度傳感器和地面溫度傳感器接入電子可編程控制器的對應引腳，加熱單元採用380V三相三角形接法供電，電子可編程控制器的信號輸出端子分別與兩個固態繼電器的控制輸入端連接為其提供開關控制信號，兩個固態繼電器的主電路端子分別接入三相電源的其中兩相，固態繼電器通過光電觸發線路閉合或斷開主電路以實現對加熱單元380V三相三角形負載供電的開啟或斷開。

優選地，所述加熱單元為加熱帶，所述加熱帶為非晶態合金加熱帶，所述非晶態合金室外鋪設在路面瀝青層的下方。室外加熱帶是在非晶態合金薄帶絕緣封裝後包上鋁膜，再加上一層適用於室外惡略環境應用的XLPE材料的外部封裝，可埋在各種地面材料的下面或直接置於需加熱區域的表面上。

與現有技術相比，本發明實施例至少具有以下優點：

本發明自動適應天氣和氣候條件變化的融雪化冰系統在冰凍及/或飄雪初期就會立即響應並處於全功率加熱狀態，與其他液體循環加熱系統不同，本系統不需要在整個冰雪季節一直維持加熱狀態，融雪化冰結束後，系統會自動關閉。基於此，本系統的運行成本大大低於液體循環加熱系統。

整個融雪化冰系統沒有類似於電磁線圈接觸器的機電操作，相比較而言，電磁線圈接觸器需要提供更大的工作電流，使用壽命短並且動作時會有很大噪聲。固態繼電器輕巧，幾乎無噪音並且沒有使用壽命的約束。

加熱單元與傳統使用的電抗型加熱器件不同，採用了扁平、寬幅的加熱帶是由非晶態合金製成並通過特別的封裝以實現絕緣並適用於惡劣的環境，可置於混凝土內或者安裝在瀝青的下面等。非晶態加熱帶升溫非常快(在1～2秒就可達到設定的工作溫度)，與傳統的加熱電纜相比，非晶態加熱帶可以覆蓋更大的加熱面積。根據系統響應時間的要求，非晶態加熱帶可以按不同的密度進行鋪設以達到不同的熱通量的要求。

配電櫃、控制單元和加熱單元通過負反饋信號形成一個閉環，從而使輸出保持在一個穩定的優化狀態並可實現按需調整。尤其適用於惡劣天氣條件下的室外全自動或半自動加熱系統，適用於那些將融雪化冰及清理路障作為必不可少的安全措施的場所，比如道路；橋梁；混凝土、瀝青、磚砌、土壤表面；建築屋頂和排水溝；居住和步行區的人行道；機場跑道；鐵路；運動場；溫室大棚和室外農業等。

附圖說明

圖1為本發明融雪化冰系統的電氣結構示意圖；

圖2為本發明融雪化冰系統的開關單元的電氣結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳述。

圖1為本發明融雪化冰系統的電氣結構示意圖。

如圖1所示，該融雪化冰系統，包括供電單元、控制單元和加熱單元。其中：

所述供電單元用於分別向控制單元和加熱單元供電，所述控制單元控制加熱單元開啟或關閉電連接；所述控制單元包括電子可編程控制器2、冰雪探測器4和開關單元。所述冰雪探測器4和開關單元均接入電子可編程控制器2，所述加熱單元與開關單元連接。所述電子可編程控制器2用於接收冰雪探測器4的傳感信號，通過開啟開關單元啟動或關閉所述加熱單元工作。

其中供電單元為配電櫃，用於平衡線路和負載，配電櫃由電網供電，提供200V～380V的交流電。

還包括地面溫度傳感器5和大氣溫度傳感器3，所述冰雪探測器4、大氣溫度傳感器3和地面溫度傳感器5作為輸入信號分別接入電子可編程控制器。電子可編程控制器2還可通過地面溫度傳感器5和/或大氣溫度傳感器3分別來檢測天氣情況的變化以及地表溫度的變化，並通過控制單元來啟動或關閉加熱單元。

所述加熱單元為加熱帶，所述加熱帶為室外用的非晶態合金加熱帶，所述非晶態合金加熱帶鋪設在瀝青路面或水泥路面的下層。非晶態合金加熱帶通過電流產生輻射和傳導形式的熱能。所述加熱帶的發熱溫度範圍可依據應用環境的不同而進行設定。其發熱溫度範圍的上限可設置在60℃左右。

如圖2所示，所述開關單元包括至少兩個固態繼電器1，所述冰雪探測器4、大氣溫度傳感器3和地面溫度傳感器5接入電子可編程控制器2的對應引腳，加熱單元採用380V三相三角形接法供電，電子可編程控制器的信號輸出端子分別與兩個固態繼電器的控制輸入端連接為其提供開關控制信號，兩個固態繼電器的主電路端子分別接入三相電源的其中兩相，固態繼電器通過光電觸發線路閉合或斷開主電路以實現對加熱單元380V三相三角形負載供電的開啟或斷開。電子可編程控制冰雪探測器4及兩個溫度傳感器採集到地面溫度、降雪和結冰的狀況，傳送至電子可編程控制器2。基於這三種信號傳感器採集到的信息，電子可編程控制器2判斷並決定是否需要啟動或關閉加熱單元(即「閉合」或「斷開」固態繼電器1)。三相電源的其中兩相經固態繼電器1接到接線端子6，另外一相可直接連接到接線端子6。電力輸出線7通過室外接線盒連接加熱帶並為其供電。

其中，所述加熱單元的啟動或關閉條件為：一旦冰雪傳感器探測到有飄雪，它就會向電子可編程控制器2反饋這個信息，電子可編程控制器立即給開關單元發送電信號，進而啟動加熱單元加熱地面以防止積雪；雪停之後，地面溫度傳感器5將地面溫度信號反饋給電子可編程控制器2。當地面溫度為0℃或在零度以下時，電子可編程控制器2維持開關單元在開啟狀態，以保持加熱單元持續加熱地面，防止冰面的形成(即表面融冰)。待地面溫度大於或等於預設的溫度上限時，電子可編程控制器2關閉開關單元，停止給加熱單元供電。大氣溫度傳感器3持續向電子可編程控制器2提供室外溫度信號。在溫度低於零度且溼度(由冰雪探測器4感應)足夠大的情況下，即使沒有下雪，電子可編程控制器2也可以啟動加熱地面以防止地面薄冰層(黑冰，透明薄冰)的產生。電子可編程控制器2也可以設置成人工模式，使得加熱帶持續加熱並忽略傳感器探測的信號。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。