本技术涉及智能融雪化冰系统领域，具体地，涉及一种用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统。
背景技术：
1、在冬季极端雨雪天气下，钢结构发生破坏的概率偏大，主要破坏原因如下：(1)北方地区雨雪时间长且强度大，屋面积雪过多，如果不及时清除，势必会导致屋面荷载增大，结构承载可能达到极限而破坏。(2)北方地区冬季昼夜温差较大，白天气温上升积雪融化，如果不及时排除积水，夜晚气温下降积水会冻结成冰，增大屋面荷载。(3)由于经济原因，钢结构工程质量特别依赖设计与施工合理性，若结构设置与连接处处理不当，结构的安全能力会大打折扣。
2、为了避免冬季钢结构屋面积冰雪坍塌，亟需一种用于钢结构屋面的融雪化冰系统。现阶段采用的融雪除冰方法多为撒融雪剂法和传统加热法。撒融雪剂虽成本较小，但会腐蚀钢结构屋面，且实施较为困难；传统加热法受人为影响因素较大，不能智能调控温度，加热不稳定，能源消耗多，且成本较高。为此，本实用新型将智能控制系统、环境监测系统和融雪化冰系统相结合，设计一种用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统。本实用新型旨在保护钢结构屋面在极端冰雪天气下不发生破坏。本系统工作稳定、操作方便、安装快捷、发热均匀、热效率高、耐腐蚀能力强、节能环保且应用范围广，具有很好的实际应用意义。
2、本实用新型的技术方案如下：
3、本实用新型涉及一种用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，包括智能控制系统1、融雪化冰系统2、环境监测系统3、第一连接线4和第二连接线5；环境监测系统3用于获取屋面状态并将信号传输给智能控制系统1；
4、所述智能控制系统1设置在室内，其用于判断是否开启融雪化冰系统2；在温度达到下限值同时积雪或覆冰厚度达到上限值的时候开始加热，在温度达到上限值同时积雪或覆冰厚度达到下限值的时候停止加热。
5、智能控制系统1接收环境监测系统3传输过来的信号，与设定的参数进行比较，自动控制融雪化冰系统2中的中间柔性可调控红外发热膜层26的电源，在温度达到下限值同时积雪或覆冰厚度达到上限值的时候开始加热，在温度达到上限值同时积雪或覆冰厚度达到下限值的时候停止加热；确保以最小的耗电量取得最理想的融雪除冰效果。
6、融雪化冰系统2用于温度控制；
7、所述第一连接线4和第二连接线5连通智能控制系统1、融雪化冰系统2和环境监测系统3。
8、优选地，所述智能控制系统1，包括：控制柜11、智能控制终端12和第三连接线(13)；
9、其中，控制柜11设置有220v独立供电电源111和cpu控制模块112；
10、所述220v独立供电电源111为智能控制系统1、融雪化冰系统2和环境监测系统3供电；
11、所述智能控制终端12设置有现场控制触摸屏；用于显示智能控制系统1传输的屋面实时画面，设置融雪化冰系统2的温度限值、雪体厚度限值、屋面覆冰厚度限值等参数，同时对智能控制系统1，融雪化冰系统2，环境监测系统3的故障进行故障报警。
12、所述控制柜11和智能控制终端12通过第三连接线13连接。
13、优选地，所述融雪化冰系统2设置有下部保温层25、中间柔性可调控红外发热膜层26、上部防腐绝缘层27、固定扣件23、排水槽24、上固定方钢21和下固定方钢22；
14、所述下部保温层25用于防止中间柔性可调控红外发热膜层26热量泄漏同时防止温度过高导致的屋面构件软化和承载力下降。
15、所述中间柔性可调控红外发热膜层26，相较于传统发热丝，其热效率更高且发热均匀，上部防腐绝缘层27保护融雪化冰系统不受环境腐蚀而损坏，融雪化冰后的水通过排水槽及时排出，防止再次结冰。
16、所述上固定方钢21和下固定方钢22通过螺栓固定在屋面上，融雪化冰系统2上下端通过固定扣件23固定在上固定方钢21和下固定方钢22上，排水槽24通过螺栓固定在下固定方钢22上。
17、优选地，所述环境监测系统3，包括：红外式结冰传感器31、超声波雪体厚度检测传感器32、空气温度传感器33和监控器34。
18、优选地，所述红外式结冰传感器31为非接触式传感器，包括红外发射元件311和红外接收元件312。通过红外发射元件31向屋面多处发射红外激光，入射冰层表面后反射并被红外接收元件312接收，计算红外激光照射冰层的反射系数，通过反射系数与冰层厚度的对应关系，计算冰层厚度，最后将冰层厚度信号传输到智能控制系统1。
19、优选地，所述超声波雪体厚度检测传感器32包括超声波发射元件321、超声波接收元件322和压电晶体323。
20、所述超声波雪体厚度检测传感器32通过超声波发射元件321发出超声波，入射雪体表面后反射并被超声波接收元件322接收，压电晶体323将其转换为电信号，由声波的发射和接收之间的时间得到所述超声波雪体厚度检测传感器32到被测雪体表面的距离，计算雪体厚度，最后将雪体厚度信号传输到智能控制系统1。
21、优选地，所述空气温度传感器33包括温度感知元件331和信号调理元件332。
22、所述温度感知元件331利用热敏电阻感知环境的温度变化，信号调理元件332负责将温度感知元件331测量到的温度信号进行放大、滤波和校准处理，以提供精确的温度值输出。
23、优选地，所述环境监测系统3通过螺栓固定在屋面上。
24、与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
25、(1)本实用新型所涉及的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，将智能控制系统、环境监测系统和融雪化冰系统相结合；通过环境监测系统获取屋面状态并将信号传输给智能控制系统，由智能控制系统判断是否开启融雪化冰系统，在温度达到下限值同时积雪或覆冰厚度达到上限值的时候开始加热，在温度达到上限值同时积雪或覆冰厚度达到下限值的时候停止加热；融雪化冰系统开启加热后，可调控红外发热膜发热功率也会随屋面环境状态变化而产生变化，室外温度高且雪体厚度和冰体厚度较小，其发热功率下降，室外温度低且雪体厚度和冰体厚度较大，其发热功率上升。确保以最小的耗电量取得最理想的融雪除冰效果；
26、(2)本实用新型所涉及的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，通过加入下部保温层用于防止发热膜层热量泄漏同时防止温度过高导致的屋面构件软化和承载力下降；中间柔性可调控红外发热膜层，相较于传统发热丝，其热效率更高、加热速度更快且发热均匀，融雪化冰系统通电以后，红外发热膜层中的原子、分子通过电场的激励，相互发生激烈撞击、摩擦产生“布朗运动”，其产生的热量以小波长的远红外线均匀地辐射出来，有效电热能总转换率极大提高。上部加入防腐绝缘层保护融雪化冰系统不受环境腐蚀而损坏，融雪化冰系统中加入排水槽，融雪化冰后的水通过排水槽及时排出，防止再次结冰；
27、(3)本实用新型融雪化冰系统中保温层、可调控红外发热膜层、防腐绝缘层均为柔性材料，可以方便的安装在各种形式的钢结构屋面上；
28、(4)本实用新型工作稳定、安装快捷、操作简便、维护方便、造价低、节能环保，能广泛运用于我国北方的钢结构屋面。
1.一种用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，其特征在于，包括智能控制系统(1)、融雪化冰系统(2)、环境监测系统(3)、第一连接线(4)和第二连接线(5)；
2.如权利要求1所述的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，其特征在于，所述智能控制系统(1)，包括：控制柜(11)、智能控制终端(12)和第三连接线(13)；
3.如权利要求1所述的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，其特征在于，所述融雪化冰系统(2)设置有下部保温层(25)、中间柔性可调控红外发热膜层(26)、上部防腐绝缘层(27)、固定扣件(23)、排水槽(24)、上固定方钢(21)和下固定方钢(22)；
4.如权利要求1所述的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，其特征在于，所述环境监测系统(3)，包括：红外式结冰传感器(31)、超声波雪体厚度检测传感器(32)、空气温度传感器(33)和监控器(34)。
5.如权利要求4所述的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，其特征在于，所述红外式结冰传感器(31)为非接触式传感器，包括红外发射元件(311)和红外接收元件(312)。
6.如权利要求5所述的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，其特征在于，所述红外发射元件(311)向屋面多处发射红外激光，入射冰层表面后反射并被红外接收元件(312)接收，计算红外激光照射冰层的反射系数，通过反射系数与冰层厚度的对应关系，计算冰层厚度，最后将冰层厚度信号传输到智能控制系统(1)。
7.如权利要求4所述的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，其特征在于，所述超声波雪体厚度检测传感器(32)包括超声波发射元件(321)、超声波接收元件(322)和压电晶体(323)。
8.如权利要求7所述的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，其特征在于，所述超声波雪体厚度检测传感器(32)通过超声波发射元件(321)发出超声波，入射雪体表面后反射并被超声波接收元件(322)接收，压电晶体(323)将其转换为电信号，由声波的发射和接收之间的时间得到所述超声波雪体厚度检测传感器(32)到被测雪体表面的距离，计算雪体厚度，最后将雪体厚度信号传输到智能控制系统(1)。
9.如权利要求4所述的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，其特征在于，所述空气温度传感器(33)包括温度感知元件(331)和信号调理元件(332)；所述温度感知元件(331)利用热敏电阻感知环境的温度变化，信号调理元件(332)负责将温度感知元件(331)测量到的温度信号进行放大、滤波和校准处理，提供精确的温度值输出。
10.如权利要求1所述的用于钢结构屋面的智能融雪化冰系统，其特征在于，所述环境监测系统(3)通过螺栓固定在屋面上。
