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摘要：本文提出的智能破冰系統由破冰設備和智能防凍系統構成，破冰設備實現潛水泵自動升降并可全角度進行噴射，智能防凍系統準確設定系統的最佳工作時間，并能實現遠程智能控制破冰系統的啟停時間、監控潛水泵的運行工況等功能。

關鍵詞：智能破冰；自動升降；萬向噴頭；物聯網；遠程監控

1引言

我國北方冬季寒冷而漫長，壩體和閘門等建筑物冬季破冰工作，是水庫管理者冬季重要工作之一。國內外的專家學者對破冰系統進行深入研究，并發表了許多研究成果。在國外，JANG等人研發了可交換破冰工具破碎機的破冰船[1]；BiaoSu等人通過冰模型試驗模擬破冰模式[2]；相較于國外來說，國內對于破冰系統的研究，尤其是水庫破冰系統的研究成果更豐富。張雷等人對五種破冰方法分析比較，研發了“浮筒-索道”式自動升降防凍裝置[3]；劉登海設計出控制系統實現監控弧門破冰裝置的運行情況和溫度控制器自動控制加熱[4]。相較于上述國內外傳統破冰系統，本智能破冰系統的先進性在于設備重量較輕，安裝方便，擾動水面區域大、范圍廣，防止結冰效果明顯，運行成本低，運行中穩定可靠，自動化程度高，監測調整智能性強，降低管理人員的勞動強度，最大程度的保障工作人員的人身安全。

2智能破冰系統結構設計

水庫閘門智能破冰系統由破冰設備和智能防凍系統兩部分組成。破冰設備為智能破冰系統提供噴射深層水實現破冰的功能，智能防凍系統則是為系統提供智能化的監測、監控功能，兩部分結合構成一套完整的智能破冰系統。2.1破冰設備結構組成。破冰設備是用小型潛水泵將水庫深層水提升到水面表層，通過雙噴頭對水面表層噴水產生擾動與升溫，達到破冰的目的。該設備由13部分組成，分別是1.噴射泵、2.電纜吊索、3.第一固定支撐件、4.水泵控制柜、5.第二固定支撐件、6.牽引鋼絲繩、7.浮筒、8.套管、9.固定鋼絲繩、10.萬向噴頭、11.T型噴射管、12.連接軟管、13.配重錘，設備結構見圖1。2.2智能防凍系統結構組成。智能防凍系統是通過采集數據，系統控制中心處理數據，自動發出工作指令控制系統的啟停，可實現故障報警功能，同時管理人員可實時監控系統運行狀況，達到智能化監測、控制的目的。智能防凍系統結構主要分為六個模塊，分別為供電系統模塊、數據采集模塊、信號傳輸模塊、控制中心平臺模塊、系統啟停控制中心模塊、客戶監控中心模塊，系統結構見圖2。

3現實收益效果

在結構方面，該智能破冰系統噴射泵體積小重量輕，安裝方便；可自動隨著水位升降，防止外物撞擊，無人值守，便于管理；此外，該智能破冰系統設置的T型噴射管延展了橫向位移，兩端的萬向噴頭可全角度的進行噴射，高效節能。在人機交互方面，該智能型破冰系統控制裝置上位機軟件進行數據擬合，計算出破冰系統的最佳工作時間，避免因破冰系統長期無效工作造成的能源浪費、使用壽命縮短等問題；便于管理者實時掌握系統的運行情況；不僅如此，管理人員還可隨時通過手機或電腦，登錄管理平臺查詢相關數據，非常方便快捷。在系統可靠性方面，該智能破冰系統一旦出現系統工作異常，上位機系統檢測報警系統可自動在控制中心平臺和管理人員手機發出報警信息，避免了因未及時發現破冰系統損壞，造成的結冰現象。

4結束語

本系統破冰效果明顯，在保證該智能破冰系統投資成本、運行成本較低的條件下，能避免破冰系統受天氣，水位等不利因素影響，運行穩定可靠，自動化程度高，具備良好的現實收益，為冬季閘門壩體等建筑物冰害問題提供了借鑒，具有良好的推廣價值。

參考文獻

[1]JANG,YOUNGSIK,JEON,BYUNGYOUNG.Icebreakingshiphavingicebreakingsystemusinginterchangeableicebreakingtool[P].：KR20120056062,2012-06-01.

[2]BiaoSu,RogerSkjetne,TorEinarBerg.Numericalassessmentofadouble-actingoffshorevessel'sperformanceinlevelicewithexperimentalcomparison[J].ColdRegionsScienceandTechnology,2014,106-107.

[3]張雷,侯紀坤,王環東,羅興锜.水庫閘門防凍方法研究[J].可再生能源,2011,29(03):150-152.

[4]劉登海.電加熱融冰法在新疆某水庫閘門防凍中的應用[J].水利水電技術,2014,45(06):96-97.

作者:周金輝 康至娟 單位:1.秦皇島市石河水庫管理處 2.燕山大學經濟管理學院