一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统的制作方法

本发明属于交通运输技术领域，具体来说，涉及一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统。

背景技术：

下雪的时候路面极易结冰，严重影响人们出行安全，大型桥梁不像路面有地热影响，在相同天气状况下更易结冰，行车安全极易受到影响，尤其在下雪初期的桥面除冰更为重要。在我国路面或桥面结冰时多数是机械除冰或人工除冰，面对更加恶劣的天气状况只能采取封路措施。智能除冰领域应用较多的是地热加热技术，主要原理是利用浅层土壤内的热能，或者地下热水、蒸汽通过热管传送到地面，这种方法容易引起路基沉降，在桥面除冰问题上应用价值比较有限。近年来又出现了利用电能通过电缆或者导电路面材料加热路面的技术和通过喷洒除冰液清除桥面冰雪的技术，前者可以取得良好的路面除冰效果，但是需要耗费大量的电能，并且对导电材料也提出了更高的要求，极大地增加了除冰成本，后者被融化的冰雪与除冰液均流向桥梁两侧，对环境造成了一定程度的损坏。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高效环保的桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统。

本发明所述的一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述融冰化雪系统包括冰情环境监测子系统、自动融冰子系统和桥面径流子系统；所述冰清环境监测子系统包括湿度传感器、温度传感器和路况传感器，用以采集桥面气象及路况信息；所述自动融冰子系统包括除雪剂喷洒装置和喷洒控制系统；所述除雪剂喷洒装置中的除雪剂包括质量比为1:4的有机酸盐和无机盐；所述有机酸盐为醋酸盐或/和马甲子素盐；所述无机盐为氯盐。

本发明所述的一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述有机酸盐为醋酸钙或/和马甲子素钠。

本发明所述的一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述除雪剂喷洒装置包括储液罐1，该储液罐1内设有电磁液位计2；所述储液罐1底部的出液管路上依次设有阀门4、离心泵5、流量计6、压力传感器7，然后再分接出多个受控单元；所述受控单元用管路分接出多个喷洒单元；所述喷洒单元的管路上依次设有电磁阀8、压力开关9和流量开关10，然后再分接出多个喷嘴11；所述喷洒控制系统包括控制器；所述控制器连接湿度传感器、温度传感器、路况传感器、电磁液位计2、流量计6、压力传感器7、压力开关9和流量开关10，并控制着离心泵5和电磁阀8的开启；所述桥面径流子系统包括虹吸管路12、沉淀池13和湿式滞留池14；所述喷嘴11的对应位置设有虹吸管路12，该虹吸管路12能将带有融雪剂的冰雪溶液引流至沉淀池13，再将沉淀池13的上层清液和悬浊液输送至湿式滞留池14。

本发明所述的一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述储液罐1顶部设有向外依次连接着空气过滤器3和阀门4的管路，底部还设有连接阀门4的管路。

本发明所述的一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述沉淀池13底部设有向外依次连接着阀门4和离心泵5的管路。

本发明所述的一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述控制器设有多个与之光纤通信连接的分控柜；所述分控柜的数目和位置与受控单元相对应，其对受控单元中的所有电磁阀8进行控制。

本发明所述的一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述分控柜在桥梁上每隔300米就有一个。

本发明所述的一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述湿度传感器、温度传感器和路况传感器在桥梁上每隔1000米就有一组。

本发明所述的一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述喷嘴11安装在桥梁两侧的护栏上或镶嵌在路面上，其表面与路面平行。

本发明所述的一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述沉淀池13的容积为该融冰化雪系统满负荷工作12h的喷洒量；所述湿式滞留池14内设有微生物。

与现有技术相比，本发明的冰情环境监测子系统对桥面气相参数和湿度系数随时采集并输送至自动融冰子系统，通过阈值比较智能判断是否启动喷洒，实现智能监测和自动化控制；喷嘴安装于桥梁两旁，不影响主体施工，除冰系统安全、节能、环保；被融化的冰雪随除冰液均被径流系统收集并做防污治理，对周围环境尤其是水源保护地周围的环境保护具有重要意义。

附图说明

图1：除雪剂喷洒装置与桥面径流子系统连接图；图2：桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统示意图；储液罐-1、电磁液位计-2、空气过滤器-3、阀门-4、离心泵-5、流量计-6、压力传感器-7、电磁阀-8、压力开关-9、流量开关-10、喷嘴-11、虹吸管路-12、沉淀池-13、湿式滞留池-14。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述的桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。

实施例1

一种桥梁用自回收式智能喷洒融冰化雪系统，所述融冰化雪系统包括冰情环境监测子系统、自动融冰子系统和桥面径流子系统；所述冰清环境监测子系统包括湿度传感器、温度传感器和路况传感器，用以采集桥面气象及路况信息；所述自动融冰子系统包括除雪剂喷洒装置和喷洒控制系统；所述除雪剂喷洒装置包括储液罐1，该储液罐1内设有电磁液位计2；所述储液罐1底部的出液管路上依次设有阀门4、离心泵5、流量计6、压力传感器7，然后再分接出N个受控单元；所述受控单元用管路分接出M个喷洒单元；所述喷洒单元的管路上依次设有电磁阀8、压力开关9和流量开关10，然后再分接出T个喷嘴11；所述喷洒控制系统包括控制器；所述控制器连接湿度传感器、温度传感器、路况传感器、电磁液位计2、流量计6、压力传感器7、压力开关9和流量开关10，根据环境冰情监测子系统得到的数据，控制着离心泵5和电磁阀8的开启；所述桥面径流子系统包括虹吸管路12、沉淀池13和湿式滞留池14；所述喷嘴11的对应位置设有虹吸管路12，该虹吸管路12能将带有融雪剂的冰雪溶液引流至沉淀池13，再将沉淀池13的上层清液输送至湿式滞留池14。所述储液罐1顶部设有向外依次连接着空气过滤器3和阀门4的管路，底部还设有连接阀门4的管路。所述沉淀池13底部设有向外依次连接着阀门4和离心泵5的管路。所述控制器设有多个与之通信联通的分控柜；所述分控柜的数目和位置与受控单元相对应，其对受控单元中的所有电磁阀8进行控制。所述分控柜在桥梁上每隔300米就有一个。所述湿度传感器、温度传感器和路况传感器在桥梁上每隔1000米就有一组。所述喷嘴11安装在桥梁两侧的护栏上或镶嵌在路面上，其表面与路面平行。所述沉淀池13的容积为该融冰化雪系统满负荷工作12h的喷洒量。所述沉淀池13底层固体沉淀物被清除出沉淀池，上层清液和悬浊液输送至湿式滞留池14并经过微生物降解有效去除桥面径流中的可溶性营养物质。

京昆高速公路地处山西的某段桥梁长293米，桥面双向四车道，净宽22m，设计速度80km/h，当地年降雪天数为20～40天。喷头选用广角扇形不锈钢喷嘴，额定工作压力为0.35MPa，喷射距离为10m，喷射流量为0.62m³/h。喷嘴喷射角度为120°，为了使喷洒融雪剂完全覆盖整个桥面，同一侧的喷嘴安装距离设定为15m，则该桥梁一共需安装40个喷嘴。系统中一个电磁阀控制5个喷嘴，则N＝1，M＝8，T＝5。当需要除冰时，40个喷嘴同时工作，出液管路上离心泵5流量不小于24.8m³/h，考虑到沿程损失，最终选定流量30m³/h，扬程130m。该系统主要用在下雪初期和中小雪天气下的桥面除冰，储液罐流量设计为100m³。

该系统融雪剂选用混合型融雪剂，有机融雪剂和无机氯盐按4:1比例配合，有机融雪剂以醋酸钙、镁为主。融雪能力作为融雪剂主要评价指标，按照2010年2月1日实施的国家标准GB/T23851-2009规定，融雪能力不得低于NaCl的90％。实验室测定出本系统使用的混合型融雪剂1(醋酸钙和氯化钠)在50min时样品溶出量为NaCl的95％，混合型融雪剂2(醋酸钙、占醋酸钙质量2％的马甲子素钠和氯化钠)在50min时样品溶出量为NaCl的99.7％，符合标准规定。此外，通过电阻率试验，发现加入马甲子素钠(与等摩尔氢氧化钠的水溶液在45℃反应所得)还可以显示降低NaCl对水泥沙浆的腐蚀性，同周期下，腐蚀程度能降到三分之二以下。

径流子系统中沉淀池容积为150m³，尺寸为15m*10m*2m，湿式滞留池底部铺设砾石，池中植物为本土原生植物，适应当地环境、根系发达、耐污能力强。通过综合考虑选用了浮萍和羽毛草这类漂浮植物，生长生性粗放，无需特别管理，且很少有病虫害发生，具有很强的去除BOD₅、氮和富集重金属的能力。湿式滞留池的设计参数如下表1。

表1湿式滞留池的设计参数