太阳能发电式自动化路基防冻胀系统

技术领域

本发明属于冻土工程领域，涉及一种太阳能发电式自动化路基防冻胀系统。

背景技术

季冻区路基受冻融循环作用，经常饱受自然冻害的影响，往往产生一些冻胀、融沉、翻浆等自然冻害，尤其在冬季冻胀现象普遍存在，产生不均匀冻胀变形，严重影响道路的行驶与安全，冻胀问题也一直成为季冻土研究的一个重要课题，探索一种能够有效避免或减小冻胀的方法。

目前普遍在工程问题中抑制和减小冻胀发生的方法和手段为换填和阻断水源的补给与渗流，而冻胀发生的另外一个主要因素之一为冻结温度，现有在实际工程中对温度采取有效措施来抑制冻胀发生还尚不成熟，没有在实际工程中得到普遍应用。

现有专利多采用地源热泵或热棒插入路基中升高路基温度来避免冻胀的发生，这样 往往会对路基的强度及稳定性构成威胁，由于路基经常受车辆荷载及震动易造成装置的损坏，且施工成本较高。

发明内容

针对季冻土路基冻害的影响及现有研究的不足，提出一种太阳能发电式自动化路基防冻胀系统，实现全程自动化服务，且节能环保、施工简单、成本较低、防冻效果稳定，解决现有技术的不足。

上述的目的通过以下技术方案实现

太阳能发电式自动化路基防冻胀系统，用于防止路基冻胀的发生，包括太阳能电池板、单片机stm32、温度传感器、继电器、发热线，其特征在于，所述的太阳能电池板，由钢化玻璃、EVA、TPT、太阳电池组成，将太阳能转化为电能，并将电能储存到蓄电池中，所述的温度传感器，由不锈钢或铜管封装的铂电阻温度传感器，通过插入土体的探针实时监测路基土中的实际温度，并将温度信号传输到单片机stm32，所述的单片机stm32，相当于一个微型的计算机系统，可编程设置0℃温度阈值，将温度传感器传输的温度信号进行处理，当温度低于阈值时，发出报警信号，将温度信号传输到继电器，继电器打开开关，当温度信号高于阈值时，将温度信号传输到继电器，继电器关闭开关，控制发热线的工作。

所述的单片机stm32，内部构造简单，体积小，成本低廉，集高性能、实时功能、数字信号处理、低功耗与低电压操作等特性于一身，同时还保持了集成度高和易于开发的特点，不仅可以使用寄存器进行编程，还可以使用官方提供的库文件进行编程，这样不仅编程方便，而且更容易移植。

所述的继电器，采用封闭式继电器，用罩壳将触点和线圈等密封加以防护，需要时可打开检修，具有隔离功能的自动开关元件，广泛用于遥控、自动控制设备中，能对被控制电路实现“通”、“断”，从而实现自动化运行。

所述的加热丝采用进口特氟龙低压加热线，适用温度范围为-60℃-200℃，可以在长期潮湿的环境中使用，具有良好的耐酸、耐碱、耐压、抗真菌性能，具有优异的电气性能等优点，可以实现低电压高功率，节省电能。

本实发明的有益效果：

本发明的一种太阳能发电式自动化路基防冻胀系统,由太阳能板将太阳能转化为电能，并将电能储存于蓄电池，节能环保无污染。

本发明的一种太阳能发电式自动化路基防冻胀系统，温度传感器由不锈钢或铜管封装的铂电阻温度传感器，具有精度高、防锈蚀、寿命长等有点，可事实监测反映路基土的现场实际温度，并将温度信号传输到单片机stm32。

本发明的一种太阳能发电式自动化路基防冻胀系统，单片机stm32属于一个微型计算机，有优异的实时性能，杰出的功耗性能，通过编程，设定一个目标阈值，当温度传感器传输的温度信号低于设定的阈值，则发出报警信号，单片机对继电器进行自定控制，闭合继电器的开关，当温度传感器传输的温度信号高于阈值时，单片机将断开继电器开关，实现全程无人操作的自动化控制，且制作简单、实用价值高、体积较小、价格低廉。

本发明的一种太阳能发电式自动化路基防冻胀系统，继电器采用封闭式继电器，用罩壳将触点和线圈等密封加以防护，需要时可打开检修，具有隔离功能的自动开关元件，广泛用于遥控、自动控制设备中，能对被控制电路实现“通”、“断”，从而实现自动化运行。

本发明的一种太阳能发电式自动化路基防冻胀系统，加热丝采用进口特氟龙低压加热线，适用温度范围为-60℃-200℃，可以在长期潮湿的环境中使用，具有良好的耐酸、耐碱、耐压、抗真菌性能，具有优异的电气性能等优点，可以实现低电压高功率，节省电能。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图

附图2是本发明的继电器示意图

附图3是本发明的加热线构剖面图

图中：-1线圈；-2铁心；-3轭铁；-4线圈焊片；-5衔铁；-6触点；-7支杆；-8板簧；-9触点焊片；-10铜丝；-11玻璃纤维丝；-12透明四氟保护层。

具体实施方式

实施例1：

太阳能发电式自动化路基防冻胀系统，其基本组成为太阳能蓄电池板、温度传感器、单片机stm32、继电器、发热线，所述的太阳能电池板通过吸收太阳光将太阳能转化为电能并将电能储存于蓄电池作为整个系统的电源，全程为系统供电，所述的温度传感器实时监测路基土的温度变化情况并将温度信号传输到单片机stm32，单片机stm32通过预先设定一个温度阈值，当温度信号传来的时候对温度信号进行处理。

实施例2：根据实施例1所述的太阳能发电式自动化路基防冻胀系统，温度传感器通过实时监测路基土内部温度变化，并将温度信号传输到单片机stm32，单片机通过预先设定一个温度阈值，并对温度传感器传输的温度信号进行处理，当温度低于设定阈值时，发出报警信号，通过命令控制继电器，继电器开关打开，当温度高于设定阈值时，继电器开关断开。Stm32可调试为睡眠模式即电压调节器开启，内核停止运行外设保持运行态，适用于等待外设的中断或事件时，降低系统的功耗。

实施例3：根据实施例1所述的太阳能发电式自动化路基防冻胀系统，加热线采用进口特氟龙低压加热线，当继电器开关闭合时，为加热线供电开始工作发热，来升高地基土温度，当温度超度单片机stm32设定的温度阈值后，温度传感器将信号传输到单片机stm32，通过处理后控制继电器，将继电器开关断开，加热线切断电源，停止发热，全程无人工操作，在需要升温时闭合开关，系统开始工作，当不需要升温时断开开关，节省电能。