一种绿色隧道智能除冰系统技术方案

本实用新型专利技术公布一种绿色隧道智能除冰系统，属于隧道维护技术领域。包括风光互补发电装置，还包括温控装置，以及固定在隧道衬砌进出口端的温度传感器和多个预制碳纤维混凝土块；所述预制碳纤维混凝土块和温度传感器通过电缆连接温控装置；所述包括风光互补发电装置为温控装置供电。本实用新型专利技术采用温度传感器实时监测温度，反馈给温控装置，由温控装置调节碳纤维混凝土两端电压，利用碳纤维混凝土的电热性能产热除冰。本系统能使隧道温度保持在冰点以上，防止隧道结冰，且后期使用无人化、智能化，节省人力，36V电压安全可靠，结构简单检修方便，由清洁能源供能，绿色环保。绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种绿色隧道智能除冰系统


[0001]本技术涉及隧道维护
，具体是一种碳纤维混凝土电热性能与太阳能、风能发电结合运用的绿色隧道智能除冰系统。

技术介绍

[0002]在我国北方地区冬季气温普遍偏低，很长一段时间内气温会处于冰点以下，因而部分隧道出入口一定范围内会由于渗水和冷空气凝结产生结冰现象，有些隧道顶部衬砌会产生很长的挂冰。挂冰过长或掉落会对隧道内的行车产生安全隐患，因此每年都需要隧道维护人员进行清理。
[0003]目前，主要清理方式为人工直接敲除，不仅费时费力，还存在很大的安全隐患，容易发生安全事故，产生不良社会影响，造成经济损失。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本技术提供一种绿色隧道智能除冰系统，利用碳纤维混凝土具有良好的导电性和产热性，产生满足除冰所需温度；系统所需电力由风光互补发电装置提供，太阳能和风能均为可再生能源具有绿色环保特性。
[0005]本技术通过以下技术方案实现：一种绿色隧道智能除冰系统，包括风光互补发电装置，还包括温控装置，以及固定在隧道衬砌进出口端的温度传感器和多个预制碳纤维混凝土块；所述预制碳纤维混凝土块和温度传感器通过电缆连接温控装置；所述包括风光互补发电装置为温控装置供电。
[0006]其进一步是：所述预制碳纤维混凝土块包括碳纤维层，碳纤维层的上下侧设有混凝土保护层，在碳纤维层的两端设置有电极板。
[0007]所述碳纤维层、混凝土保护层、电极板通过模具一体浇筑成型，电极板连接有导线。
[0008]所述预制碳纤维混凝土块上预留有通孔，通孔中安装有绝缘套筒。
[0009]所述隧道衬砌上边沿开设与预制碳纤维混凝土块通孔相对应的螺纹孔，螺栓穿过绝缘套筒固定在隧道衬砌上边沿的螺纹孔中；在所述螺栓帽体一侧安装有橡胶垫片。
[0010]所述隧道衬砌一侧安装有电线管，所述预制碳纤维混凝土块和温度传感器的电缆集中穿设在电线管中。
[0011]所述温控装置安装在隧道衬砌一侧的直墙下处。
[0012]所述预制碳纤维混凝土块在纵向上沿着隧道衬砌进出口端至无结冰现象点依次递减，预制碳纤维混凝土块在横向上依据隧道横断面大小调整；位于同一横向上的预制碳纤维混凝土块串联，位于不同横向上的预制碳纤维混凝土块并联。
[0013]本技术采用温度传感器实时监测温度，反馈给温控装置，由温控装置调节碳纤维混凝土两端电压，利用碳纤维混凝土的电热性能产热除冰。与现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0014]1、系统采用太阳能和风能发电为除冰装置供电，不需要除冰的季节则可以将其并入隧道照明电网，不会产生对环境有害的废弃物，更加绿色环保；
[0015]2、碳纤维混凝土块在地面预制，碳纤维分布均匀，产热效率高，施工安装和检修替换更加方便；
[0016]3、系统组成简单，采用36V电压供电更加安全可靠；
[0017]4、与传统用人工敲打除冰相比，传感器能实时监测温度，并将其反馈给温控装置，能够实现智能化和无人化除冰，降低人力成本。
附图说明
[0018]图1为技术系统原理图
[0019]图2为本技术主视图；
[0020]图3为预制碳纤维混凝土块横截面图；
[0021]图中1
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隧道衬砌，2
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温度传感器，3
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预制碳纤维混凝土块，4
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电线管，5
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温控装置，6
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导线，7
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电极板，8
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碳纤维层，9
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螺栓，10
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橡胶垫片，11
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混凝土保护层，12
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绝缘套筒。
具体实施方式
[0022]以下为本技术的具体实施例，现结合附图对本技术进行更加详细的说明。
[0023]本技术适用于全部衬砌支护类型，作为优选，本实施例采用直墙拱形现浇钢筋混凝土衬砌进行实施说明。
[0024]结合图1至图3所示，一种绿色隧道智能除冰系统，隧道衬砌1进出口端固定多个预制碳纤维混凝土块3。在隧道纵向上，预制碳纤维混凝土块3沿着隧道衬砌1进出口端至无结冰现象点依次递减。在隧道横向上，预制碳纤维混凝土块3依据隧道横断面大小适应性调整。位于同一横向上的预制碳纤维混凝土块3串联，然后，再将位于不同横向上的串联好的预制碳纤维混凝土块3并联。
[0025]温控装置5安装在隧道衬砌1一侧的直墙下处。温度传感器2安装在隧道衬砌1进出口端靠外位置。预制碳纤维混凝土块3和温度传感器2通过电缆连接温控装置5。隧道衬砌1一侧安装有电线管4，预制碳纤维混凝土块3和温度传感器2的电缆集中穿设在电线管4中，防止漏电。风光互补发电装置为温控装置5供电，其中风力发电机置于顶部，太阳能板置于肩部，蓄电池置于底部。
[0026]预制碳纤维混凝土块3包括碳纤维层8，碳纤维层8的上下侧设有混凝土保护层11，在碳纤维层8的两端设置有电极板7，电极板7连接有导线6。碳纤维层8、混凝土保护层11、电极板7通过模具一体浇筑成型，且预制碳纤维混凝土块3上预留有通孔，通孔中安装有绝缘套筒12。在安装时，在隧道衬砌1上边沿开设与预制碳纤维混凝土块3通孔相对应的螺纹孔，螺栓9穿过绝缘套筒12固定在隧道衬砌1上边沿的螺纹孔中，在螺栓9帽体一侧安装有橡胶垫片10。
[0027]为保证使用安全，本系统为预制碳纤维混凝土块3两端添加电压为36V安全电压，当温度传感器2检测到衬砌1温度在冰点以下时，温控装置5自动打开电源，当衬砌1温度高于冰点时温控装置5控制电源自动关闭。当气温高于冰点时可人工将发电系统电线并入电
网供电，节约资源。
[0028]本实施例中预制碳纤维混凝土块3的制作方法为：
[0029]（1）将水、水泥、粗骨料、细骨料先放入容器混合搅拌；
[0030]（2）将步骤（1）得到的混合料倒入预留螺栓孔的模具，达到模具容量3/5时，将其放上振动台密实并平整表面，插入电极7；根据隧道衬砌1曲率等进行度量，制作模具，确保制作后的预制碳纤维混凝土块3与隧道衬砌1匹配；
[0031]（3）在步骤（2）完成平整的混凝土表面按网状铺设碳纤维层8，作为优选碳纤维线的布设量为水泥质量的0.8%~2.5%；
[0032]（4）再次将混合料倒入模具，装满模具，振密，并平整表面；
[0033]（5）放入养护箱中养护25~35d。
[0034]上述所举实例仅包括直墙拱形衬砌实施，本技术可适用所有隧道衬砌结构中。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绿色隧道智能除冰系统，包括风光互补发电装置，其特征在于：还包括温控装置（5），以及固定在隧道衬砌（1）进出口端的温度传感器（2）和多个预制碳纤维混凝土块（3）；所述预制碳纤维混凝土块（3）和温度传感器（2）通过电缆连接温控装置（5）；所述包括风光互补发电装置为温控装置（5）供电。2.根据权利要求1所述的一种绿色隧道智能除冰系统，其特征在于：所述预制碳纤维混凝土块（3）包括碳纤维层（8），碳纤维层（8）的上下侧设有混凝土保护层（11），在碳纤维层（8）的两端设置有电极板（7）。3.根据权利要求2所述一种绿色隧道智能除冰系统，其特征在于：所述碳纤维层（8）、混凝土保护层（11）、电极板（7）通过模具一体浇筑成型，电极板（7）连接有导线（6）。4.根据权利要求1所述的一种绿色隧道智能除冰系统，其特征在于：所述预制碳纤维混凝土块（3）上预留有通孔，通孔中安装有绝缘套筒（12）。5.根据权利要求4所述的一种绿色隧道...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祖坤，宋雷，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：新型
国别省市：