一种基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置

摘要

一种基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，包括互联网监管系统、车体、融冰机构、行走机构、旋冰机构和击冰机构，所述融冰机构包括叶片轴、螺旋叶片和电滑环，叶片轴上装有多个螺旋叶片组成的搅龙，每个螺旋叶片为扇型，带有预定的螺旋角度，每个螺旋叶片由左片和右片组合而成，左片和右片结合面的中心部位设有凹槽，槽内设有电热膜，左片和右片的结合面上还设有密封槽和螺钉孔，主轴的前端部固定旋冰机构和击冰机构。本发明能够将结冰破碎、融化，操作简单，除冰效果好。另外，利用互联网监管系统对隧道排水管进行实时监管，能及时发现结冰隐患，及时除冰、排除交通安全隐患。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道排水技术领域，具体涉及隧道排水管道内的结冰的清除和融化。

背景技术

随着铁路和高速公路的发展，根据地形、地貌的变化、为缩短距离和避免大坡道迂回，所铺设的铁道或公路需从山岭或丘陵下的隧道穿越。在北方以及高海拔严寒地区，这些隧道必需修建隧道排水管，以便给雨水提供排泄的通道。但在冬季排水管道内的水流极易冻结成冰堵塞排水管道，这些冻结的冰会对隧道内的砌衬结构造成影响，甚至危及行车安全。

为将结冰清除会采用机械方法将排水管道碎冰机进行碎冰，但此种方法已破碎的冰仍留在排水管道内，需用人工把碎冰移到排水管道外，由于排水管道的直径不大，一般为0.5-0.6米，人工清理不易进行，且此种方法的劳动强度大，工作效率低。

在另一方面，由于隧道大多地处边远山区，人迹罕至，交通不便，若沿途查验隧道排水管是否结冰，是极其困难的任务。因此，利用自动检测设备、网络与远距离通信，如何对排水管进行监测、并将自动检测结果通知监控中心便成为亟待研究的课题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，它能够方便有效地对排水管道内的结冰进行碎冰处理，同时，对排水管道内已破碎的冰进行融化，融化后的水能够自行流出排水管道，保证了隧道排水管道通畅。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，包括互联网监管系统、车体、融冰机构、行走机构、旋冰机构和击冰机构，所述融冰机构包括叶片轴、螺旋叶片和电滑环，叶片轴通过轴承座安装在车体的下部，叶片轴上设有第二皮带轮，并通过皮带与第二电动机连接，叶片轴上装有多个螺旋叶片，每个螺旋叶片为扇型，带有设定的螺旋角度，多个螺旋叶片按照搅龙的螺旋线进行装配，每个螺旋叶片由左片和右片组合而成，螺旋叶片的根部与叶片轴连接；所述螺旋叶片的左片和右片结合面的中心部位设有凹槽，槽内设有电加热元件，所述电加热元件采用电热膜，左片和右片的结合面上设有密封槽和螺钉孔；主轴上设有第一皮带轮，并通过皮带与第一电动机连接；主轴的前端部固定旋冰机构和击冰机构。

上述基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，所述击冰机构设置在旋冰机构的后面，击冰机构包括链锤盘、铁链和链锤，链锤盘与主轴连接，铁链的一端与链锤盘连接，另一端与链锤连接。

上述基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，所述旋冰机构包括刀盘体和刀片，刀盘体的直径小于排水管道内径10-30毫米，所述刀盘体上设有多圈刀片，每圈刀片的数量不少于2个，相邻两圈的刀片旋转时的轨迹有部分重叠，刀片刃口与刀盘体的旋转中心线设有倾斜夹角α,其倾斜夹角α为10-45°。

上述基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，所述行走机构包括两组行走轮，每组行走轮的中心线倾斜配置，其β为30-45°，行走轮上设有驱动电机。

上述基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，所述叶片轴为空心轴，叶片轴在设置螺旋叶片的相应位置设有穿线孔。

上述基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，所述电滑环的内径大于叶片轴外径，电滑环套装在叶片轴上，电滑环内环为固定环，通过电滑环支架与车体连接；电滑环的内环连接电源；电滑环的外环为旋转环，外环的导线通过叶片轴(12)的轴心与螺旋叶片的电热膜连接。

上述基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，所述车体上部增设调心机构，所述调心机构包括两组伺服电动缸和压紧轮，所述调心机构设置在行走轮中心线的反向延长线上，所述伺服电动缸的顶杆上设有压紧轮，压紧轮顶压在排水管道内壁上。

上述基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，所述电滑环的外面增设护罩。

上述基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置，所述互联网监管系统包括单片机CPU、温度传感器S1、结冰传感器S2、定位识别卡FRID、通信模块U1和监控中心；所述温度传感器S1、结冰传感器S2和定位识别卡FRID的输出端连接单片机CPU，单片机CPU的一个输出端连接通信模块U1，后者通过互联网与监控中心通信；所述定位识别卡FRID提供隧道排水管的位置信息；将信息发送至监控中心，由监控中心发送信息经单片机CPU输出至除冰装置并控制电源接通，为除冰装置作业提供电能。

本发明为解决隧道排水管道内结冰的清除问题，提供一种基于互联网监管的隧道排水管碎冰暨融化装置。所述装置设有车体调心机构，当车体在管道内行走时，调心机构使行走轮与隧道排水管道内壁摩擦力大，不易打滑，且能保持沿管道中心行走。碎冰融化装置的旋冰机构和击冰机构能够把排水管道内的结冰破碎，再经叶片轴上带有加热装置的螺旋叶片，在将碎冰往外推移的同时将碎冰加热融化，融化后的冰水能够自行流出排水管道，保证了隧道排水管道通畅。

本发明利用互联网监管系统对隧道排水管进行监管，其中的温度传感器和结冰传感器能够实时对排水管内的结冰状况进行检测，若结冰，则会由监控中心接受信息后作出决定，派出除冰装置远征该隧道进行作业，将冰层消除，从而避免了隧道进水结冰的危险，及时排除了交通安全隐患。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是螺旋叶片结构示意图；

图4是图3的B-B剖面图；

图5是图1的K向示意图；

图6是图1的F向示意图；

图7是互联网监管系统的电原理图。

图中各标号分别表示为：1、旋冰机构，1-1、刀盘体，1-2、刀片，2、击冰机构，2-1、链锤盘，2-2、铁链，2-3、链锤，3、第一皮带轮，4、第一电动机，5、主轴，6、车体，7、第二电动机，8、伺服电动缸，9、压紧轮，10、行走轮，11、轴承座，12、叶片轴，13、第二皮带轮，14、电滑环支架，15、电滑环，16、护罩，17、螺旋叶片，17-1、左片，17-2、右片，17-3、电热膜，17-4、导线，18、排水管道，19、驱动电机，α、刀片刃口与刀盘体的旋转中心线夹角，β、行走轮中心线夹角，CPU、单片机，S1、温度传感器，S2、结冰传感器，FRID、定位识别卡，U1、无线通信模块。

具体实施方式

参看图1、图2，本发明包括车体6、融冰机构、行走机构、旋冰机构1和击冰机构2，所述融冰机构包括叶片轴12、螺旋叶片17和电滑环15，叶片轴通过轴承座11安装在车体的下部，叶片轴上设有第二皮带轮13，并通过皮带与第二电动机7连接，叶片轴上装有多个螺旋叶片，每个螺旋叶片为扇型，带有一定的螺旋角度，为便于制作搅龙由多个螺旋叶片组成，每个螺旋叶片由左片17-1和右片17-2组合而成，螺旋叶片的根部与叶片轴连接；所述左片和右片结合面的中心部位设有凹槽，槽内设有电热膜17-3，左片和右片的结合面上设有密封槽和螺钉孔，密封槽内装有密封条，起到防水作用，螺钉孔内装有螺钉，能将左片和右片紧固，主轴上还设有第一皮带轮3，并通过皮带与第一电动机4连接，主轴的前端部固定旋冰机构和击冰机构。

本发明除利用电热膜进行加热外，也可以采用其他加热方式，比如，电阻丝加热、蒸汽加热，等等。

仍参看图1、图2，本发明行走机构包括两组行走轮10，每组行走轮的中心线倾斜配置，其β为30-45°，每个行走轮上设有驱动电机19；行走轮的中心线倾斜配置的目的，是为了保证行走轮的轮面与隧道排水管道18内壁产生最大接触面积，所述行走轮的外径圆弧与隧道排水管道内径相匹配，实现行走时行走轮的外圆与隧道排水管道内壁产生最大摩擦力，在两组行走轮上分别设置了驱动电机达到四轮驱动；车体6上调心机构的伺服电动缸8能够实现精确的推力控制，伺服电动缸上的压紧轮9与行走轮10配合实现了车体6在隧道排水管道内的四点支撑，保证了本发明在隧道排水管道内的工作位置。

参看图1～图3，本发明叶片轴12为空心轴，叶片轴在设置螺旋叶片17的相应位置设有穿线孔，以便导线17-4分别连接电滑环15与电热膜17-3。

参看图1、图5、图6，本发明主轴5的前端部设有刀盘机构1，刀盘机构的后面设有击冰机构2，主轴上设有第一皮带轮3，第一皮带轮通过皮带与第一电动机4连接，刀盘机构工作时，安装在刀盘体1-1上的刀片1-2将排水管道18内的结冰破碎；刀盘体的直径小于排水管道内径，可以防止刀盘机构上的刀片工作时碰损排水管道；经刀盘机构碎冰以后在排水管道内壁上还残留有一定数量的结冰，此时靠旋转的击冰机构2的链锤2-3不断碰击残留的结冰，将其击碎脱落；经刀盘机构和击冰机构破碎的冰，在融冰机构的螺旋叶片17往后推送的同时受到加热融化，由于螺旋叶片紧密贴近碎冰，因此其热量可迅速传递给碎冰，热传递快，加速了碎冰的融化。

参看图1，本发明在电滑环15的外面设有护罩16，起到保护电滑环不受到碎冰的撞击和防水作用。

本发明的隧道排水管碎冰暨融化装置在工作时，在旋冰机构和旋冰机构对排水管道内的结冰碎冰的同时，融冰机构的螺旋叶片将已破碎的冰加热融化，融化的水自行流出排水管道，操作简单，除冰效率高，保证了严寒地区隧道排水管道通畅。

本发明的互联网监管系统是这样工作的：在温度传感器S1检测到温度低于零度时发送温度信息给单片机CPU；结冰传感器S2检测到排水管内的结冰是否影响排水时，发送出结冰信息给单片机CPU；定位识别卡FRID将出现结冰故障的排水管位置编码信息发送信息给单片机CPU，这些信息均由通信模块通过互联网与监控中心通信，由监控中心做出是否除冰的决定。此信息经互联网发送后经单片机CPU输出至除冰装置的控制电源，使其接通，为除冰装置作业提供电能。

所述结冰传感器S2可采用红外线光电传感器；无线通信模块可采用手机移动通信、卫星移动通信或其他远程无线通信网络，等等，以实现与监控中心的双向通信。