[发明专利]一种桥梁主动电加热除冰控制系统及方法

说明书

本发明是一种桥梁主动电加热除冰控制系统及方法。本发明涉及桥梁融雪除冰技术领域，本发明包括桥面感知模块、控制系统模块、加热模块。该除冰控制系统通过桥面感知模块可以实时监测桥面各结构层温度以及天气信息(雨雪状况以及空气温湿度)，根据采集的数据信息，编制逻辑程序并写入控制系统模块，可以实现自动控制加热模块的启停。该除冰控制系统通过触摸显示屏，可以随时观测采集到的桥面温度与湿度数据并且可以手动实时调整逻辑程序，当逻辑程序不工作或遇到特殊天气时，还可以通过手动开关启动加热模块。

技术领域

本发明涉及桥梁融雪除冰技术领域，是一种桥梁主动电加热除冰控制系统及方法。

背景技术

在北方，桥面除冰问题一直是研究者们热点研究的问题，相比于路面，桥面除冰更加困难，由于桥梁多数是混凝土结构和钢结构，限制了除雪剂的应用，往往只能通过人工和机械方法除冰雪。机械和人工方法经常同时配合使用，工作时需要占用着行车道，持续时间长，严重影响桥上过往车辆的通行，工作后，桥面仍可能存在暗冰危险。因此，研究者们开始研究电加热方法进行桥面融雪除冰。

近年来，常用的电加热方法有导电沥青混凝土法、碳纤维发热线法等。长期工作加热时，导电沥青混凝土的电阻稳定性、碳纤维发热线的耐久性等问题依然存在。研究者们为了克服上述问题开始研究新型加热复合材料，导电三元乙丙橡胶复合材料就是其中一种。它采用碳纤维布作为产热层，电阻稳定性良好，采用三元乙丙橡胶作为绝缘层，具有优异的安全性和耐久性，采用导热三元乙丙橡胶作为传热层，能量利用率高，同时可以起到保护产热层的作用。应用在桥梁上除冰雪，往往需要考虑加热系统启动的时机以及功率，如何实现导电三元乙丙橡胶复合材料加热系统智能化控制除冰雪的问题尚未解决。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，本发明针对导电橡胶复合材料加热系统智能化控制除冰雪的问题，提供了一种控制系统及方法。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本发明提供了一种桥梁主动电加热除冰控制系统及方法，本发明提供了以下技术方案：

一种桥梁主动电加热除冰控制系统，所述系统包括桥面感知模块、控制系统模块和加热模块：

所述的桥面感知模块包括6个温度传感器、2个雨雪传感器和1个温湿度传感器，6个温度传感器分别埋设在发热体中心下层、发热体中心上层、中心上方沥青混凝土下面层、中心上方沥青混凝土上面层、发热体边缘上层和边缘上方沥青混凝土下面层，2个雨雪传感器和1个温湿度传感器分别固定在桥梁两侧防撞墙上。

优选地，所述的控制系统模块包括24VAC-DC电源、PLC模块、串行通信单元KV-XL202、串行通信单元KV-L21V、输入/输出混合单元KV-B8XTD、RS-485信号采集模块GL201P、触摸显示屏、正泰CJX2-0910交流接触器、德力西空气开关dz47-63c40、手动启动开关、存储模块。

优选地，PLC模块选用可编程控制器KV-8000系列，存储模块选用64gSD卡，采集频率为每两分钟一次。

优选地，加热模块包括变压器、发热体和电线，发热体选用导电三元乙丙橡胶复合材料，埋设位置为水泥混凝土层上，埋设间距为0.5-1.2m。

优选地，将220V电线接入控制系统模块进行控制系统供电和加热模块加热供电，桥面感知模块和加热模块分别接入控制系统模块中，控制系统模块根据桥面感知模块采集的数据进行逻辑分析是否启动加热模块，从而实现自动控制。