[发明专利]一种碳纤维加热膜智能融冰方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及道路融冰方法，尤其涉及一种碳纤维加热膜智能融冰方法及装置。

背景技术

在云贵川高原潮湿地区的冬季，凝冰现象是影响道路交通安全，道路运输效率的一个重要因素。对于这个问题，目前已有的解决方案中，大多以人工清除为主，但人工清除不仅工作量大，且无法做到提前预防的效果。同时，撒融雪剂等措施也会对环境造成影响。近年，针对于融冰问题，也采取了一些物理消融的措施，例如埋置发热电缆，地热管，利用导电混凝土等，但这些方式都具有能耗大的弊端，限制了其大范围的推广。

通常来讲，传统的除雪方式分为融雪剂除雪和机械除雪两种。然而采用融雪剂除雪不足之处在于：在融雪剂除雪后，道路上会有一定有融雪剂残留，含有氧化钠的融雪剂能够改变土壤的性质造成土壤板结，严重危害路旁植物的生长；融雪剂与沥青发生化学反应，减小了沥青与砂石料的握裹能力，还能与路基上的金属形成原电池，加快路面的破损，缩短了道路的寿命；而且能腐蚀车辆，融雪剂附在汽车底盘上，与底盘上有油泥会逐步渗透到底盘保护膜，使底盘生锈、变形，产生噪声；大量散布在路面上的融雪剂，被融水和雨水冲刷与路面排水一起汇入河流或湖泊水域后，污染了水体，如果渗入地下也会对饮用水造成影响。采用机械除雪，它虽存在效率高、机动性强的优点，但也存在一定的不足之处：对交通影响大，最为突出的问题在于对路面、桥面、交通标线等路产设施的损坏。并且我国的融雪机械功能单一，能耗大，而进口国外综合性能强的除雪机械价格过于昂贵，维修保养费用也高。

因此，我们的设计结合了碳纤维和环氧树脂这两种性能优良的新材料，将其制作成薄膜的形式，铺设在道路中间。利用温湿度传感器检测道路的温度和湿度，当温度和湿度达到了设定的数值时，模糊控制器经过修正后，打开内部的控制开关，使碳纤维加热膜开始工作，从而达到给路面升温的效果。该方法与传统方法相比，最大的优势在于可以实时并且提前预防凝冰现象的产生。经过试验测试，该方案的能耗相比于常用的消融法也得到了降低，更加具有推广运用的前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中融冰方法效率低，消耗能源大的缺陷，提供一种能够高效融冰，并且可以提前预防凝冰现象的碳纤维加热膜智能融冰方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种碳纤维加热膜智能融冰方法，包括以下步骤：

S1、对沥青路面的中面层，用压路机碾压平整，并保持路面干燥、清洁；

S2、在沥青路面的中面层需要铺设碳纤维加热膜的位置，涂抹上配制好的环氧树脂胶料；

S3、根据所需的最低能耗计算碳纤维加热膜的铺设数量后，进行碳纤维加热膜的铺设，具体步骤为：

S31、根据不同环境条件，通过实验测试出碳纤维加热膜在不同边长和不同输入功率下的扩散距离，并将测试结果建立数据库；

S32、根据当地的环境条件，调出数据库中碳纤维加热膜在不同边长和不同输入功率下对应的扩散距离，并计算沥青路面升温到0度以上每平米所需要的功率P，计算公式为：

其中，p’为输入功率，l为碳纤维加热膜的宽度，b为从碳纤维加热膜边缘向外的扩散距离；

S33、根据计算结果统计碳纤维加热膜在不同边长和不同输入功率下的能耗，从而确定最低能耗时碳纤维加热膜的边长，进而根据路面的实际宽度来确定所需的碳纤维加热膜的数量；

S4、在碳纤维加热膜上在涂抹一层环氧树脂胶料，并铺设上面层沥青混凝土；

S5、铺设完成碳纤维加热膜和沥青路面后，设置控制装置和温湿度传感器，并设定控制参数。

步骤S2中的环氧树脂胶料由A、B两部分组成，A部分为单纯的环氧树脂，B部分为固化剂，稀释剂，填充剂以及增韧剂，A、B两部分密封存放，保持干燥，在施工前现场根据配比现场进行拌合。

步骤S3中还需要对碳纤维加热膜的导线进行处理，用钢钉对导线进行固定，每一排的碳纤维加热膜留出至少50cm长的导线，用于接入主导线，主导线埋置在路肩外侧。

本发明提供一种碳纤维加热膜智能融冰装置，包括碳纤维加热膜、自适应模糊控制器，碳纤维加热膜通过导线与自适应模糊控制器相连，自适应模糊控制器上设置有温湿度传感器，温湿度传感器将收集到的沥青路面温湿度信号发送给自适应模糊控制器，自适应模糊控制器用于根据沥青路面温湿度信号控制碳纤维加热膜加热。

碳纤维加热膜设置有多排，不同排之间通过导线并联。

同一排上通过导线串联有多个碳纤维加热膜。