一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置及方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; |
| 专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
| 申请号 | CN202310960810.0 | 申请日 | 2023-08-01 |
| 公开(公告)号 | CN117144842A | 公开(公告)日 | 2023-12-01 |
| 申请人 | 华中科技大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 于克训; 肖梦涵; 张明; 李传; 杨勇; 潘垣; | 第一发明人 | 于克训 |
| 权利人 | 华中科技大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 华中科技大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：湖北省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：湖北省武汉市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：430074 |
| 主IPC国际分类 | E01H13/00 | 所有IPC国际分类 | E01H13/00 ; E01F9/40 ; E01F9/30 ; H02S10/12 ; H02J7/35 ; H02J7/14 ; B03C3/41 ; B03C3/45 ; B03C3/66 ; B03C3/34 ; H01T23/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 7 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 华中科技大学专利中心 | 专利代理人 | 胡佳蕾; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置及方法，属于人工消雾领域，装置包括能见度感测元件、中央控制系统、空气电离设备和自供电系统；能见度感测元件用于监测能见度；中央控制系统用于分析实测能见度信息，接收远程调度中心指令，控制设备分级消雾；空气电离设备用于电离空气产生离子流，促进雾滴自然沉降，降低 雾气 浓度；自供电系统用于从自然环境中获取 能量 ，完成设备供电。本发明能够减少 风 速、风向等环境因素对消雾效果的限制，实现雾气作业区域的灵活可控，防止环境污染，避免路面 腐蚀 ，在高速公路、机场跑道等局部雾气消除的场景下均可适用。 | ||
| 权利要求 | 1.一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置，其特征在于，包括能见度感测元件、中央控制系统、空气电离设备和自供电系统； |
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| 说明书全文 | 一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置及方法技术领域[0001] 本发明属于人工消雾领域，更具体地，涉及一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置及方法。 背景技术[0002] 高速公路、机场跑道等地容易出现团雾，导致能见度降低，视距不足，容易引发交通事故。团雾通常只作用在数十米到上百米的局部范围内，但雾气浓度极高，能见度极低。常见的一种人工消雾方法是向空中播撒强吸湿性盐，如尿素、氯化钙粉末等，吸收空气中的水汽，使雾中相对湿度减小，雾滴蒸发。加热空气法也能促进雾气消散，使用喷气发动机等对机场跑道放热，加热空气使雾滴蒸发。此外，也可以采用仿生雾水收集器，通过捕雾网收集雾气，类似于蜘蛛网。但是上述方法的消雾方法成本高，容易受到风速、风向等因素的制约，对环境有污染，会造成路面腐蚀。 发明内容[0003] 针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置及方法，其目的在于减少风速、风向等环境因素对消雾效果的限制，实现雾气作业区域的灵活可控，防止环境污染，避免路面腐蚀。 [0004] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置，包括能见度感测元件、中央控制系统、空气电离设备和自供电系统； [0005] 所述能见度感测元件用于监测道路所在区域的能见度； [0006] 所述中央控制系统用于接收所述能见度感测元件传来的能见度信息，并在实测能见度低于预设能见度阈值时确定团雾等级，启动相应数量的所述空气电离设备实现分级消雾； [0007] 所述空气电离设备用于电离空气产生离子流，以降低雾气浓度；所述空气电离设备包括高压电极、离子输送器和支撑机构；其中，所述高压电极固定安装在所述支撑机构上；所述离子输送器安装在高压电极下方，以将悬浮在所述高压电极附近的离子扩散输送到更大的作业范围； [0008] 所述自供电系统用于从自然环境中获取能量，从而对所述空气电离设备供电。 [0009] 进一步地，所述支撑机构包括铰链、绝缘杆、连接件、支撑骨架和移动底盘； [0010] 所述移动底盘水平放置，所述支撑骨架竖直放置且与所述移动底盘连接；所述绝缘杆一端通过所述连接件与所述支撑骨架连接，另一端通过所述铰链与所述高压电极连接，以实现所述高压电极的高度和仰角调节。 [0012] 所述太阳能电池板用于将光能转换为电能，所述风力发电机用于将风能转换为电能；所述电箱用于储存所述太阳能电池板和风力发电机产生的电能，且所述电箱固定安装在所述支撑骨架上，通过所述电缆与高压电极相连，实现对所述空气电离设备供电。 [0014] 进一步地，所述高压电极为线电极、针电极、刀片电极或网电极。 [0015] 进一步地，所述离子输送器为鼓风机或风扇。 [0016] 按照本发明的另一方面，提供了一种采用上述的基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置实现的消雾方法，包括： [0017] S1、当存在一个或多个能见度感测元件所在区域的能见度低于预设能见度阈值时，根据最低能见度确定团雾等级； [0018] S2、根据所述团雾等级，确定参与消雾工作的空气电离设备，并按照正、负离子流交替式阵列分布； [0019] S3、开启参与消雾工作的空气电离设备，并实时监测道路所在区域的能见度； [0020] S4、经过预设时间，若道路所在区域的所有能见度感测元件检测的能见度均不低于预设能见度阈值后，关闭参与消雾工作的浮标的空气电离设备，结束消雾；否则，返回执行S1。 [0021] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果： [0022] (1)本发明所提供的一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置，通过电离空气产生的离子流绿色无污染，对环境友好，有效避免了强吸湿性盐等催化剂对路面及其它基础设施的腐蚀；离子输送器可以将悬浮在空气中的离子向外输送，扩大消雾作业范围。 [0023] (2)本发明所提供的道路团雾分级消除装置的支撑机构，能够根据实测环境条件，自动调节最佳安装位置和倾角，能够有效降低风速、风向等环境因素对消雾效果制约，实现道路团雾消除作业的灵活可控；自供电系统设置太阳能电池板和小型风力发电机，实现清洁能源的低碳高效利用。 [0025] 图1是本发明实施例提供的一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置示意图； [0026] 图2是本发明实施例提供的高压电极结构示意图，其中(a)、(b)、(c)、(d)分别为线电极、针电极、刀片电极和网电极； [0027] 图3是本发明实施例提供的铰链结构示意图； [0028] 图4是本发明实施例提供的一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除方法流程图； [0029] 图5是本发明实施例提供的一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除方法示意图。 [0030] 在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中： [0031] 1为正离子流空气电离设备，2为负离子流空气电离设备，3为离子输送器，4为能见度感测元件，5为移动底盘，6为电箱，7为电缆，8为支撑骨架，9为连接件，10为太阳能电池板，11为绝缘杆，12为铰链，13为高压电极，14为圆孔，15为小型风力发电机。 具体实施方式[0032] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。 [0033] 为了减少风速、风向等环境因素对消雾效果的限制，实现雾气作业区域的灵活可控，防止环境污染，避免路面腐蚀，本发明一方面提供了一种基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置，如图1所示，包括能见度感测元件4、中央控制系统、空气电离设备和自供电系统。 [0034] 能见度感测元件4为能见度仪，用于监测能见度；应当说明的是，此处描述仅为本发明的一种优选实施方式，不应理解为对本发明的唯一限定，能见度感测元件4也可以使用大气透射仪、温度传感器、气象卫星等其它设备；中央控制系统用于分析实测能见度信息，接收远程调度中心指令，控制设备分级消雾；空气电离设备用于电离空气产生离子流，离子作为凝结核不断吸附雾中的水汽凝结生长，最终形成冰晶自然沉降，降低雾气浓度；自供电系统用于从自然环境中获取能量，完成设备供电。 [0035] 在本实施例中，空气电离设备包括高压电极13、离子输送器3、支撑机构。 [0036] 高压电极13为线电极，如图2中(a)所示，具体由直径0.1～1mm的不锈钢丝通过尼龙螺钉在电极框上平行往返绕制而成，线距为0.5～5cm，固定安装在支撑机构上；应当说明的是，此处描述仅为本发明的一种优选实施方式，不应理解为对本发明的唯一限定，如图2中(b)、(c)、(d)所示，高压电极13也可以使用针电极、刀片电极和网电极等其它结构；本实施例中选用工业风扇作为离子输送器3，叶片数为6，材质为镁铝合金，额定工作电压220V，3 转速750～2000r/min，每50r/min为一档，风量400～1050m /min，安装在高压电极13下方； 应当说明的是，此处描述仅为本发明的一种优选实施方式，不应理解为对本发明的唯一限定，离子输送器3也可以使用鼓风机等气体输送设备；离子输送器3产生的气流可以将悬浮在高压电极13附近的离子扩散输送到更大的作业范围。 [0037] 在本实施例中，支撑机构包括铰链12、绝缘杆11、连接件9、支撑骨架8和移动底盘5。 [0038] 图3是本实施例中提供的铰链12结构示意图，材料为不锈钢，由螺栓通过圆孔14固定连接高压电极13和绝缘杆11，允许两者之间做相对转动，可根据现场气象条件调整高压电极13的倾角；本实施例中，以水平地面作为参考，绝缘杆11的倾角为45°，高压电极13通过铰链12可实现‑145°～45°的灵活调整；连接件9用于连接绝缘杆11和支撑骨架8，上下移动调节高压电极13的高度，具体为0～12m调节范围；移动底盘5保证空气电离设备可在作业区域内灵活移动、转换方向，摆脱风速、风向等环境因素的制约，提升消雾效果。 [0039] 进一步地，自供电系统包括电箱6、电缆7、太阳能电池板10和小型风力发电机15。 [0040] 电箱6固定安装在支撑骨架8上，通过电缆7与高压电极13相连，实现空气电离设备供电；太阳能电池板10吸收太阳光实现光电转换，风力带动小型风力发电机15发电，电能储存于电箱6，实现风光储一体化供电。 [0041] 在本发明的又一个实施例中，如图4所示，提供了一种采用上述的基于离子流的自供电道路团雾分级消除装置实现的消雾方法，包括： [0042] S1、当存在一个或多个能见度感测元件所在区域的能见度低于预设能见度阈值时，根据最低能见度确定团雾等级。 [0043] 示例性的，预设能见度阈值可以为1km。根据我国雾的等级标准建议，划分四个团雾等：雾、大雾、浓雾、强浓雾，其对应的能见度依次为小于1000m、500m、200m和50m。 [0044] S2、根据所述团雾等级，确定参与消雾工作的空气电离设备，并按照正、负离子流交替式阵列分布，如图5所示。 [0045] 示例性的，雾气大，团雾等级高，分级控制的时候，可以开启更多的空气电离设备，或者调更大的电压/电流，来产生更多的离子流。 [0046] S3、开启参与消雾工作的空气电离设备，并实时监测道路所在区域的能见度。 [0047] 具体的，开启自供电系统进行消雾，实时监测雾区能见度，视情况调节高压直流电源的电压或电流，调整高压电极的仰角和高度，控制离子输送器的风速，改变离子流的扩散区域。 [0048] 示例性的，当监测雾区的能见度小于500m时，雾气浓度较高，提升高压直流电源的电压或电流，以产生更多的离子流，缩短消雾作用时间。当雾气悬浮在较低位置，如地面附近时，调整高压电极的仰角向下，降低高度，使得产生的离子流更易于在雾气聚集区域内扩散，提升消雾作用效果；反之，当雾气悬浮在较高位置时，调整高压电极的仰角向上，抬高高压电极的位置高度，使得产生的离子流向空中扩散。 [0049] S4、经过预设时间，若道路所在区域的所有能见度感测元件检测的能见度均不低于预设能见度阈值后，关闭参与消雾工作的浮标的空气电离设备，结束消雾；否则，返回执行S1。 |
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