一种路面结冰检测的室内实验装置制造方法及图纸

技术编号:14045776 阅读:117 留言:0更新日期:2016-11-22 04:15
一种路面结冰检测的室内实验装置,包括实验件、制冷系统、升降系统、降水系统、通风系统、监控系统以及数据采集系统。制冷系统包括保温箱、供冷装置以及模拟路基;升降系统包括升降支架和电驱动装置;降水系统包括喷嘴和供水管道;通风系统由鼓风机和变频器相连;监控系统由监控摄像机通过传输设备连接到计算机;数据采集系统包括光纤传感器、温湿度传感器、智能采集模块以及计算机,光纤传感器、温湿度传感器均由智能采集模块连接到计算机。本实用新型专利技术设计合理,综合考虑多种环境参数对路面结冰影响,分别模拟普通路面与桥面结冰,且智能化程度高,利用光纤传感器直接检测路面结冰状态并传输计算机记录采集,实现无人监守即可自动记录数据。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及道路交通安全
,尤其是一种路面结冰检测的室内实验装置
技术介绍
路面结冰严重影响道路行车安全,在各类交通事故中,由于路面湿滑或结冰引发的比率高达70%,譬如2008年,全国大范围的冰雪灾害给人们的生命财产造成了巨大损害。路面结冰和积雪是交通事故的隐患,极易引发重大安全事故,给社会经济和人民群众造成巨大影响。因此,实时、准确检测道路表面结冰状态,可及时地采取相应措施减小道路结冰造成的损失,降低结冰危害。多年来,相关领域的科研以及工程实践人员对路面结冰形成机理、结冰状态检测以及治理措施的研究工作投入了大量精力并取得了较多成果。然而,实际应用中,路面是否结冰仍大多通过人工观测获知,不仅费时费力,而且路面的结冰状态也难以实时获知,通常是结冰引发事故发生后才采取治理措施,造成经济损失和社会影响。室内结冰实验可以有效地进行结冰过程监测与结冰状态检测,是路面结冰研究不可缺少的手段。因此,路面结冰模拟实验对于结冰基础理论研究和应用技术开发,特别是对结冰形成机理以及结冰状态检测研究,无疑是非常重要的。目前,大多数路面结冰实验都是在温控实验室内进行的,影响因子单一,灵活性不强,且智能化程度低,所得数据代表性有限,不能很好地满足于研究目的和试验要求。因此,为了获取接近真实环境条件下路面结冰状态,而且允许开展低成本的重复实验研究,开发能真实模拟路面结冰过程的简单可靠的实验装置成为了必然要求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是开发一种结构简单、可重复实现、真实模拟路面结冰过程的室内实验装置,应用这种装置进行路面结冰检测所得的测量结果与实际误差小;同时,在室内构建场景模拟道路运行环境,反映真实的结冰过程,为路面结冰状态预测以及道路结冰预警研究提供支持。实现本技术目的的技术方案是:一种路面结冰检测的室内实验装置,包括实验件、制冷系统、升降系统、降水系统、通风系统、监控系统以及数据采集系统。制冷系统包括保温箱和通过供冷管道与保温箱内部连通的供冷装置,保温箱内部安放了用保温材料制成的模拟基层和路基;升降系统包括升降支架以 及为升降支架提供动力的电驱动装置;降水系统包括喷嘴以及供水管道,供水管道包括空气输送管道和水输送管道,空气输送管道和水输送管道同时接入喷嘴,喷嘴安装在保温箱顶部壁上;通风系统由鼓风机和变频器相连,鼓风机安装在保温箱内部;监控系统包括监控摄像机,监控摄像机通过传输设备与计算机相连;数据采集系统包括光纤传感器、温湿度传感器、智能采集模块以及计算机,光纤传感器设置在实验件表面,温湿度传感器分别设置在实验件表面和保温箱内部,光纤传感器、温湿度传感器均通过智能采集模块连接到计算机。作为上述技术方案的进一步改进,所述实验件为方体结构,采用水泥混凝土或者沥青混凝土制成,以单车道宽度3.75米为例,按照5:1比例缩小为长1000mm,宽750mm,厚50mm。作为上述技术方案的更进一步改进,所述模拟路基长1200mm,宽900mm,厚50mm。作为上述技术方案的更进一步改进,所述供冷装置为封闭式制冷压缩机。制冷压缩机的温度区间在0~-30℃,根据实验要求,可以将试验环境箱调为0~-30℃内的任意温度。作为上述技术方案的更进一步改进,所述升降支架包括固定底座,与底座相连的升降杆以及连接于升降杆并随升降杆上下移动的升降台。所述升降支架通过电路连通所述电驱动装置,可实现实验件的撑起和放下,分别模拟普通路面和桥面结冰过程模拟与结冰状态检测。作为上述技术方案的更进一步改进,所述喷嘴为双通道可调节液态水滴直径喷嘴,所述供水管道采用的是同心的双圆柱体管道,且内管路为水管道,外管路为气管道。作为上述技术方案的更进一步改进,所述鼓风机数量为2个,分别安装在保温箱侧壁的上下位置,实现普通路面与桥面结冰实验的供风,风力等级分低、中和高三档,低档对应的风等级为1~2级,即风速为0.3-3.4m/s,中档对应的风等级为3~4级,即风速为3.4-8.0m/s,高档对应的风等级为5~6级,即风速为8.0-13.9m/s。作为上述技术方案的更进一步改进,所述光纤传感器为光纤式结冰传感器,数量至少为5个,分别安装在实验件的中心位置以及角隅位置。作为上述技术方案的更进一步改进,所述温湿度传感器采用热电阻传感器,数量至少为6个,分别安装在实验件的中心位置以及角隅位置以及保温箱内部,用于实时检测实验件表面以及保温箱内部的温度和湿度。作为上述技术方案的更进一步改进,所述监控摄像机采用抗低温CCD摄像机,数量至少为1个,安装在保温箱内部。作为上述技术方案的更进一步改进,所述智能采集模块包括温湿度信号采集模块以及光信号采集模块。采用上述实验装置模拟路面结冰过程并检测结冰状态,包括以下步骤:(1)制作实验件,将完成后的实验件置入保温箱里的模拟路基上或者升降支架上;(2)封闭保温箱,打开制冷系统开关并调至实验所需温度,开始制冷;(3)当保温箱内部温度达到实验设定的结冰温度值时,采用红外线测温仪进行温度确认后,打开降水系统开关并调至实验所需降水量,同时将鼓风机调至实验所需风速,使实验件上结冰;(4)利用计算机和智能采集模块进行实验数据采集,包括保温箱内部温湿度、实验件表面温湿度,利用光纤式结冰传感器判别是否结冰,并且记录结冰时间,同时利用监控系统实时监测路面结冰过程。本技术公开的一种路面结冰检测的室内实验装置,设计合理、使用操作简单,可以在有限的空间内完成所需要的实验研究计划,而且智能化程度高,利用光纤式结冰传感器直接检测路面结冰状态并传输给电脑记录采集,实现无人监守即可自动记录数据。与现有的路面结冰室内实验方案相比,本技术能综合考虑多种环境参数对路面结冰的影响,可以通过调节温度、湿度、降雨强度以及风速等参数大小变化,再现路面结冰环境,更加真实可靠,所获取数据更具代表性。另外,桥面悬空吸热、散热速度较普通路面快,同样环境下比普通路面更容易结冰,本技术通过升降支架对实验件的高度进行调整,分别实现普通路面和桥面的结冰过程模拟与结冰状态检测,使研究更加全面。附图说明图1为本技术实验装置的整体结构示意图。图2为本技术通过升降系统分别实现普通路面和桥面结冰实验示意图。图3为本技术光纤式结冰传感器(温湿度传感器)安装位置图。图4为本技术降水系统喷嘴布置位置图。图中标号说明:1.实验件,2.保温箱,3.模拟路基,4.制冷装置,5.升降支架,6.电驱动装置,7.喷嘴,8.供水管道,9.鼓风机,10.变频器,11.监控摄像机,12.光纤传感器,13.温湿度传感器,14.智能采集模块,15.计算机。具体实施方式为了使本技术目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本技术进行进一步详细说明。应该理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术,并不用于限定本技术。如图1所示,一种路面结冰检测的室内实验装置,包括实验件1、制冷系统、升降系统、降水系统、通风系统、监控系统以及数据采集系统。制冷系统包括保温箱2和通过供冷 管道与保温箱2内部连通的供冷装置4,保温箱2内部安放了用保温材料制成的模拟路基3;升降系统包括升降支架5以及为升降支架提供动力的电驱动装置6;降水系统包括喷嘴7、供水管道8,所述供水管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种路面结冰检测的室内实验装置,其特征在于:包括实验件、制冷系统、升降系统、降水系统、通风系统、监控系统以及数据采集系统;制冷系统包括保温箱和通过供冷管道与保温箱内部连通的供冷装置,保温箱内部安放了用保温材料制成的模拟路基;升降系统包括升降支架以及为升降支架提供动力的电驱动装置;降水系统包括喷嘴以及供水管道,供水管道包括空气输送管道和水输送管道,空气输送管道和水输送管道同时接入喷嘴,喷嘴安装在保温箱顶部壁上;通风系统由鼓风机和变频器相连,鼓风机安装在保温箱内部;监控系统包括监控摄像机,监控摄像机通过传输设备与计算机相连;数据采集系统包括光纤传感器、温湿度传感器、智能采集模块以及计算机,光纤传感器安装在实验件表面,温湿度传感器分别安装在实验件表面和保温箱内部,光纤传感器、温度传感器均通过智能采集模块连接到计算机。

【技术特征摘要】
1.一种路面结冰检测的室内实验装置,其特征在于:包括实验件、制冷系统、升降系统、降水系统、通风系统、监控系统以及数据采集系统;制冷系统包括保温箱和通过供冷管道与保温箱内部连通的供冷装置,保温箱内部安放了用保温材料制成的模拟路基;升降系统包括升降支架以及为升降支架提供动力的电驱动装置;降水系统包括喷嘴以及供水管道,供水管道包括空气输送管道和水输送管道,空气输送管道和水输送管道同时接入喷嘴,喷嘴安装在保温箱顶部壁上;通风系统由鼓风机和变频器相连,鼓风机安装在保温箱内部;监控系统包括监控摄像机,监控摄像机通过传输设备与计算机相连;数据采集系统包括光纤传感器、温湿度传感器、智能采集模块以及计算机,光纤传感器安装在实验件表面,温湿度传感器分别安装在实验件表面和保温箱内部,光纤传感器、温度传感器均通过智能采集模块连接到计算机。2.根据权利要求1所述的一种路面结冰检测的室内实验装置,其特征在于:所述实验件为方体结构,采用水泥混凝土或者沥青混凝土制成。3.根据权利要求1所述的一种路面结冰检测的室内实验装置,其特征在于:所述模拟路基安放在保温箱底部中间位置。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员:龙科军吴伟资葵龚玲艳向凌云
申请(专利权)人:长沙理工大学江西公路开发总公司
类型:新型
国别省市:湖南;43

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