一種自動化全天候的渠道破冰引水設施的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種自動化全天候的渠道破冰引水設施，尤其涉及一種經濟、有效、快速、便捷、自動化的破冰設施。
【背景技術】
[0002]在高瑋度地區，冬季嚴寒，會出現河流結冰的情況，使一些引水式水電站在冬季冰期不能引水發電，部分農田不能冬灌，且城市供水也不能保證。
[0003]傳統的破冰方式有以下幾種:
人工破冰:使用的有鋼釬、冰鏟和十字鎬等手工打冰工具。明渠引水式水電站的渠道，當岸冰嚴重時，可用人工定時沿渠巡回，把岸冰打掉；引水渠局部冰堵和冰密集，把冰水疏通；渠道發生連底凍把冰打碎并排除，或開成清溝引水。人工打冰也常用在引水渠首前的河道上開清溝；壓力前池和泄水陡坡打冰；排冰閘輔助排冰和撈冰機排冰等。人工打冰是一個普遍采用最簡單的處理冰害事故的有效方法，但人工打冰勞動強度大、效率低、成本高而且條件差。
[0004]機械破冰法:水電站引水渠道、壓力前池和水庫上使用的破冰機械有打冰機、破冰船和破冰機。均因破冰效果極差而被淘汰。
[0005]爆炸破冰法:炸藥的不確定性大，具有一定的危險性，并且要在迫不得已的情況下才能使用。
[0006]除此以外，也有不破冰的運行方式，比如結冰蓋運行:
此類冰蓋有2種。一種是全封閉冰蓋，另一種是不完全封閉冰蓋。冰蓋要達到理想狀態，即堅固整齊，冰蓋下有足夠過水斷面，須具備3個要素:氣溫、水位、流量。結冰蓋運行要考慮各種要素，還要靠人工去隔一段距離在冰上打洞，如果不能結成堅固整齊、理想狀態的冰蓋，那么對渠道反而是一種危害。此外，在天氣回暖后，冰蓋將在水渠內融化，成為碎冰，順流漂向下游，會對下游閘門，攔污柵等水工建筑物造成威脅。
[0007]由上可見，此前采用的破冰方法耗時費力，效率低下，不夠安全。而結冰蓋運行又要具有一定的條件，甚至可能會從一些方面對水工建筑物造成威脅。由此看來，保持水在引水渠內流動是預防冰害的最佳途徑，從引水式的水電站的布置方式看到，在引水渠首放置一種在引水渠首能夠自動化破冰的設施，可以起到自動破冰，保持水渠內水流動的作用，且能夠保證水渠首附近不會發生冰凌堵塞的情況，保證水渠正常引水，下游水電站正常運行，保障電力供應。為此，本發明設計了這種引水渠前自動化破冰設施，這個裝置能夠自動感應冰的靠近，當冰阻斷了對射式的光電開關的信號時，通過單片機控制電路，采用相應的破冰機械，能夠控制破冰機械把冰切割成為適當的形狀，以便于下游的撈冰機械將浮冰清理到適當的地方(如原河道)，保護環境，充分利用水資源。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠及時發現冰情并進行碎冰的、安全有效的自動化全天候的渠道破冰引水設施；進一步地，本發明提供一種破冰設施不僅可以在待破冰引水的水渠上方根據冰情任意向水平運動，還可以自動在上下向往復運動從而進行碎冰操作的自動化全天候的渠道破冰引水設施；更進一步地，本發明自動化程度高，簡單易行，生產成本低，便于安裝且普適性強。
[0009]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
一種自動化全天候的渠道破冰引水設施，其特征在于:包括:傳送部分、破冰實施部分和自動化控制部分，所述傳送部分包括左右對稱設置的兩縱向傳送帶和水平固定于兩所述縱向傳送帶之間的橫向鋼架，所述橫向鋼架上設置有橫向傳送帶，所述縱向傳送帶的下表面由支架支撐，所述支架固定于待破冰引水的渠道兩岸，所述破冰實施部分固定連接于所述橫向傳送帶上；所述自動化控制部分包括至少I對對射式光電開關、單片機控制電路和電機，所述對射式光電開關包括光電孔位于同一垂直線上的上開關和下開關，所述上開關固定于所述橫向鋼架上，所述下開關位于待破冰引水的渠中；1對所述對射式光電開關發出的信號由所述單片機控制電路進行接收和處理，再控制所述電機工作來實現對所述破冰設施部分進行操控。
[0010]所述縱向傳送帶的傳送帶為上下平行的環形帶且兩端均繞過第一滾軸，位于兩所述縱向傳送帶的前端的所述第一滾軸由橫軸轉動相連，位于一側的所述第一滾軸與一個第二滾軸聯動，兩個所述第二滾軸上設置有同步傳送帶，另一個所述第二滾軸與第一電機相連；兩滑動固定導軌連接所述支架固定在待破冰引水的渠道兩岸，固定于所述橫向鋼架下表面的滑動支架在所述滑動固定導軌上滑動。
[0011]第一電機帶動一個第二滾軸轉動，從而帶動同步傳送帶和另一個第二滾軸轉動，與第二滾軸聯動的第一滾軸也進行轉動，從而帶動橫軸轉動，橫軸的轉動帶動位于另一側的第一滾軸轉動，從而實現了兩側的第一滾軸同步運轉，由于縱向傳送帶套在第一滾軸上，故兩縱向傳送帶也實現了同步轉動，從而帶動與兩縱向傳送帶相垂直連接的橫向鋼架運動，最終實現了位于橫向鋼架上的橫向傳送帶的縱向運動。
[0012]所述橫向傳送帶的傳送帶為前后平行的環形帶且兩端均繞過第三滾軸，所述第三滾軸設置于所述橫向鋼架的左右兩端，一個所述第三滾軸與第二電機相連。
[0013]橫向傳送帶的傳送帶為垂直設置，第三滾軸可在橫向鋼架上轉動，即第三滾軸與橫向鋼架轉動連接。
[0014]第二電機運轉，帶動與第二電機相連的第三滾軸轉動，由于橫向傳送帶套在第三滾軸上，故橫向傳送帶在第三滾軸的轉動下實現了橫向運動。
[0015]破冰設施部分連接在橫向傳送帶上，其可以隨著橫向傳送帶和縱向傳送帶而移動形成任意形狀曲線。
[0016]所述破冰實施部分包括破冰設施、第三電機、破冰固定板、轉盤、偏心轉動軸、固定套環以及滑槽，所述破冰固定板的后面固定于所述橫向傳送帶上，其下端通過所述滑槽沿著所述橫向鋼架滑動，所述破冰固定板的前面活動設置有所述轉盤，所述第三電機與所述轉盤相連，所述轉盤上固定設置有所述偏心轉動軸，所述偏心轉動軸穿過位于所述破冰設施水平段上的滑動凹槽并帶動所述破冰設施上下運動，所述固定套環固定在破冰固定板上并將所述破冰設施的垂直段穿過所述固定套環。
[0017]所述偏心轉動軸包括一端固定在所述轉盤上的固定桿和與所述固定桿另一端固定連接的固定頭，所述固定桿為圓柱體，所述固定頭為球體，所述固定桿的直徑與所述滑動凹槽的寬度相匹配，即所述固定桿只能沿著所述滑動凹槽產生相對滑動，所述固定頭的直徑大于所述滑動凹槽的寬度。
[0018]所述固定桿距所述轉盤中心的距離為所述轉盤的半徑的2/3~3/4。
[0019]所述破冰設施包括振針、電鋸、鋼釬或重錘。
[0020]所述單片機控制電路外圍設置矩陣鍵盤，上面有九個按鍵，其中四個用于控制破冰設施在兩縱向傳送帶之間向前、向后、向左和向右移動，三個存儲了三種不同的路徑，分別為橫向運動、縱向運動和對角線斜向運動，一個用于控制電源的開閉，剩下一個功能缺省，根據需要來設置其功能。
[0021]第三電機固定于破冰固定板的后面，轉盤活動設置于破冰固定板的前面，第三電機與轉盤電相連，轉盤的靠近邊界處設置有偏心轉動軸，破冰設施的頂端設置有滑動凹槽，滑動凹槽內設置有偏心轉動軸，滑動凹槽的寬度與偏心轉動軸的軸直徑相適應(即偏心轉動軸只能沿著滑動凹槽往復運動)，使偏心轉動軸在轉盤的轉動下，在滑動凹槽內相對橫向往復運動，由于破冰設施在固定套環的限定下，使破冰設施只能做上下向的運動，并且由于破冰設施的頂端與偏心轉動軸契合連接，故本發明將轉盤的圓周運動，在偏心轉動軸的作用下分解成了破冰設施的上下運動，從而進行破冰操作。
[0022]橫向傳送帶其下端通過滑槽與橫向鋼架耦合，保證其左右穩定運動；破冰設施契合于偏心轉動軸連接電機提供其破冰動力，其可以根據當地以往冰情程度來選擇適合當地的破冰器械。
[0023]本發明選取單片機來作為信息處理的平臺，單片機是整個發明的大腦和核心。單片機的一端連接對射式光電開關，接收來自對射式光電開關的信息，另一端連接破冰設施，并由單片機發出相應的指令來控制破冰設施運動。單片機中存有事先編好的數字電路，皆在電腦上用編程語言完成。
[0024]第一電機和第二電機分別控制縱向傳送帶和橫向傳送帶在一定范圍內往復循壞運動，第三電機工作狀態時保持恒定運動。
[0025]本發明也可以通過人操作來實現，即通過人工操作四個用于控制破冰設施在兩縱向傳送帶之間向前、向后、向左和向右移動的按鍵。
[0026]所述支架固定于所述縱向傳送帶的兩個端頭，所述第一滾軸下方也支撐有所述支架，所述縱向傳送帶和第一滾軸均在所述支架上滾動。
[0027]待破冰引水的渠道包括實際船體、渠道兩岸建筑物、電站引水口固定裝置等。
[0028]本發明的創新特色主要有下面的幾點:
1、本裝置能夠實現自動破冰。在水渠中所結的冰對水渠建筑物產生危害、影響水渠供水以前，就能夠檢測到冰的形成與靠近，并根據實際需要決定是否破冰。與傳統的人工破冰相比，節省了人力物力，實現了實時控制。只要渠首結冰達到某個設定厚度，或者冰情達到某個可量化的閾值，就觸碰傳感器，開始破冰。不需要再等待工作人員發現并影響了水渠工作時才去請人排冰、破冰。這樣及時減低冰凍對水工的危害，延長了水工建筑物地使用壽命，保證了渠首水流量的正常供應。
[0029]2、本裝置在破冰時能夠根據不同撈冰機撈冰的方式。通過控制各種破冰機械的軌道走勢，實現循環破冰，將冰破成不同的形狀，便于撈冰機高效撈冰。提高了本裝置的工作效益，節省了不必要的能源損失。
[0030]3、該裝置在破冰的同時與安裝在下游的回轉式清污柵相互合作，能及時清除渠首水面上的已破的碎冰以及從別處漂來的浮冰，使渠道暢通。并且避免了碎冰快速的再次結成整塊的大冰。而且這擴展了回轉式撈冰機的用途:夏季清污，冬季撈冰，更是物盡其用，發揮效益。
[0031]4、此裝置能在高瑋度地區的各個渠首安裝。安裝簡單，占地面積小，價格便宜。在非冰凍期時可以做個頂蓋將裝置遮住，進行保護。
[0032]本發明提供的一種自動化全天候的