一种基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置的制作方法

1.本实用新型涉及光伏发电装置表面除雪的领域，尤其是涉及一种基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置。


背景技术：

2.由于地理纬度的不同，北方地区特别是东北、内蒙、青海等地区高速公路每年因为暴雪而产生巨额的除雪费用，甚至有时还会造成高速公路通勤终止的情况，传统除雪方式主要通过人工扫雪方式，撒盐或喷融雪剂方式进行表面除雪，这样的除雪方式成本高且耗时耗力，特别当面临持续降雪的情况时，阶段性除雪并不能起到长足的效果。
3.目前，公开号为cn108832886a，专利名为光伏车棚自动化除雪控制方法的中国发明专利，包括光伏阵列、并网双向逆变器和控制器，光伏组件的倾斜角度为13
°
～17
°
，通过在倾斜的光伏阵列的光伏板上设置压力传感器，利用控制器采集检测积雪压力信号，并控制并网双向逆变器进行直流电和交流电的双向转换，针对各种光伏方阵进行化雪，解决了融雪时产生的冰凌问题，并利用积雪自身重力在倾斜光伏板产生的下滑力最终使得积雪滑落光伏板。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为采用多块组件拼装成面的安装，没有考虑光伏组件与组件之间不可避免的安装缝隙，基于现有专利的工作原理，由于光伏组件之间的缝隙中没有温度，当积雪融化时很容易在光伏组件之间缝隙中结冰形成一道道冰阻，影响积雪滑落，同时还有可能形成冰凌，影响车棚底下的安全。


技术实现要素：

5.为了改善积雪融化时很容易在光伏组件之间缝隙中结冰形成一道道冰阻，影响积雪滑落，同时还有可能形成冰凌，影响车棚底下安全的问题，本实用新型提供一种基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置。
6.本实用新型提供的一种基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置采用如下的技术方案：
7.一种基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置，包括支架、顶棚、光伏组件、连接件一、连接件二、导水天沟、运维通道、gel储能装置、直流返供光伏组件控制系统、储能充放电控制系统和直流电加热控制系统，所述光伏组件倾斜设置，若干个所述光伏组件形成一个单排阵列，所述支架的顶部连接有顶棚，所述顶棚上连接有若干运维通道，并且所述顶棚上还连接有若干组导水天沟，所述导水天沟顶部设置为开口，所述导水天沟分别设置在所述运维通道的两侧，所述运维通道与所述导水天沟均设置为中间高两边低，若干组所述导水天沟设置在每两排光伏组件阵列之间，所述导水天沟内设置有电加热装置。
8.通过采用上述技术方案，暴雪天气时，高速公路的顶棚堆满积雪，此时可以通过gel储能系统对导水天沟内的电加热装置供电，导水天沟内的积雪融化成水后，从导水天沟的两侧排入高速公路的两侧，同时，gel储能系统通过直流返供光伏组件控制系统对光伏组
件反供直流电，光伏组件产生热量，光伏组件上的积雪底部融化，由于光伏组件倾斜设置，因此积雪从光伏组件上滑落到导水天沟内，融化成水后最终排入高速公路两侧，避免高速公路路面积雪影响车辆通行，并且加热所需的热量全部来自于太阳的光能，这种方式更加绿色节能。
9.可选的，所述导水天沟的顶部设置有折起，所述导水天沟的折起与相邻两排的光伏组件缝隙匹配。
10.通过采用上述技术方案，导水天沟上面设置有折起，与相邻的光伏组件连接，可以有效避免连接处产生缝隙，防止侧雪通过天沟与光伏组件的缝隙飞入路面。
11.可选的，所述光伏组件阵列中间设置为镂空。
12.通过采用上述技术方案，可以有效的提高整个装置的抗风性能，同时还节约材料，避免浪费。
13.可选的，所述支架设置有若干组，分别设置在高速公路的两侧，所述支架具体包括水泥基础和型钢结构柱体，所述型钢结构主体的底座与水泥基础位置相对应，所述型钢结构主体通过高强度螺栓与水泥基础连接，所述顶棚包括型钢结构侧梁、网架结构横梁、网架结构中梁和偶撑，所述型钢结构侧梁的方向与沿高速公路的长度方向一致，所述网架结构横梁与所述型钢结构侧梁垂直，所述网架结构中梁安装在所述网架结构横梁中间部位。
14.通过采用上述技术方案，整体结构更加有利于积雪融化成水后的排出。
15.可选的，每5～7块光伏组件形成一个单排阵列，光伏组件横向方向缝隙间设置有橡胶密封条。
16.通过采用上述技术方案，通过在光伏组件之间设置橡胶密封条，可以避免当积雪融化时在光伏组件之间缝隙中结冰形成冰阻，从而避免对顶棚底下路过的车辆造成危险。
17.可选的，所述光伏组件的倾角设置为13
°
～18
°
。
18.通过采用上述技术方案，光伏组件的倾角根据项目地的维度决定，充分考虑当光照方向不同时，光伏组件对太阳光吸收的最大效率。
19.可选的，所述基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置采用模块方阵化设计，所述顶棚整高度约不低于6.5米，每个方阵设计路段长度约为120米左右，单个方阵可以铺设6排光伏组件阵列。
20.通过采用上述技术方案，每个模块方阵的设计彼此独立，确保即使发生意外时，对结构和电气的影响仅限于本模块单元，而非整个装置。
21.与现有技术相比，本实用新型包括以下至少一种有益技术效果：
22.1.暴雪天气时，高速公路的顶棚堆满积雪，此时可以通过gel储能系统对导水天沟内的电加热装置供电，导水天沟内的积雪融化成水后，从导水天沟的两侧排入高速公路的两侧，同时，gel储能系统通过直流返供光伏组件控制系统对光伏组件反供直流电，光伏组件产生热量，光伏组件上的积雪底部融化，由于光伏组件倾斜设置，因此积雪从光伏组件上滑落到导水天沟内，融化成水后最终排入高速公路两侧，避免高速公路路面积雪影响车辆通行，并且加热所需的热量全部来自于太阳的光能，这种方式更加绿色节能；
23.2.每个模块方阵的设计彼此独立，确保即使发生意外时，对结构和电气的影响仅限于本模块单元，而非整个装置。
附图说明
24.图1是用于体现一种基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置整体结构的示意图。
25.图2是用于体现一种基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置结构的主视图。
26.图3是用于体现导水天沟和光伏组件位置关系的局部放大图。
27.图4是用于体现顶棚和导水天沟及运维通道的示意图。
28.附图标记说明：1、支架；11、水泥基础；12、型钢结构柱体；2、顶棚；21、型钢结构侧梁；22、网架结构横梁；23、网架结构中梁；24、偶撑；3、运维通道；4、导水天沟；5、光伏组件；52、连接件一；53、连接件二。
具体实施方式
29.以下结合附图1
‑
4对本实用新型作进一步详细说明。
30.本实用新型实施例公开一种基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置。参照图1，一种基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置包括支架1、顶棚2、光伏组件5、导水天沟4和运维通道3。
31.参照图1，支架1等距离间隔设置有若干组，分别设置在高速公路的两侧，支架1具体包括水泥基础11和型钢结构柱体12，型钢结构柱体12 包括柱体和底座，柱体与所述底座固定连接，水泥基础11埋在高速公路两侧的地面下，型钢结构主体的底座与水泥基础11位置相对应，设置有若干高强度螺栓，高强度螺栓贯穿底座，并且高强度螺栓穿过底座的部分与水泥基础11螺纹连接，顶棚2包括型钢结构侧梁21、网架结构横梁22、网架结构中梁23和偶撑24，型钢结构侧梁21设置有若干组，并且型钢结构侧梁21沿高速公路的长度方向安装在型钢结构柱体12的顶部，网架结构横梁22设置有若干组，网架结构横梁22的两端均与型钢结构柱体12的顶部连接，并且网架结构横梁22与型钢结构侧梁21垂直，网架结构中梁23 与网架结构横梁22的中间部位连接，型钢结构柱体12与型钢结构侧梁21 之间连接有偶撑24，型钢结构柱体12与网架结构横梁22之间连接有偶撑 24，网架结构中梁23在水平方向的位置比两条型钢结构侧梁21水平方向的位置略高。
32.参照图2和图3，运维通道3安装在型钢结构侧梁21和网架结构中梁 23上，运维通道3的顶部高于型钢结构侧梁21的顶部，运维通道3设置为中间高两边低。
33.参照图3和图4，导水天沟4顶部开口，并且导水天沟4安装在运维通道3的两侧，导水天沟4两端的底部通过螺栓安装在型钢结构侧梁21上，所述导水天沟4中间部通过螺栓安装在网架结构中梁23上，并且导水天沟 4的顶部与运维通道3的顶部在水平位置齐平，导水天沟4内设置有电加热装置，导水天沟4设置为中间高两边低。
34.参照图3，光伏组件5倾斜设置，倾角设置为13
°
～18
°
，并且光伏阵列前低后高，连接件一52为前高后低，连接件一52较高的一端与光伏组件5较高的一端通过螺栓连接，连接件一52较低的一端与光伏组件5较低的一端通过螺栓连接，连接件一52的中间部位通过螺栓安装在导水天沟 4和运维通道3上，连接件二的一端与网架结构横梁22连接，连接件二的另一端与光伏组件5较低的一端通过螺栓连接，光伏组件5每4～7块形成一个单排阵列(基于高速公路单向的车道宽度)，光伏组件5横向方向缝隙间设置有橡胶密封条。
35.参照图1，基于光伏发电技术的高速公路顶棚2的智能除积雪装置采用模块方阵化设计，顶棚2离地面的高度约不低于6.5米，每个方阵设计路段长度约为120米左右，单个方阵可以铺设6排光伏组件5阵列。
36.本装置还包括有外接的直流返供光伏组件控制系统、储能充放电控制系统和gel储能装置。
37.本实用新型实施例一种基于光伏发电技术的高速公路顶棚的智能除积雪装置的实施原理为：光伏组件5可以将太阳能转化为电能，并且存储到外接的gel系统，当暴雪天气时，通过白天储集的电能对导水天沟4内的电加热装置通电，使天沟内的积雪融化成水流入高速公路的两侧，同时，通过直流反供光伏组件控制系统给光伏组件5反供电，使得组件上的积雪顺坡滑落到导水天沟4，在导水天沟4中融化后导排。
38.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。