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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:可自动融雪的智能除雪机器人
学校名称:山东工程职业技术大学
参赛队伍:心花怒放队
队伍编号:218040
参赛学生:刘秉晨 李玉充 张宁  
指导老师:秦美娜 冯启明  
投票日期:2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明
产品简介
开发背景:我国北方冬季漫长,降雪频繁、降雪量大。高速公路和机场跑道积雪会给人们出行带来极大不便,不仅影响正常交通秩序,还存在安全隐患,极易发生交通事故,每年因路面积雪而引发的交通事故很多,数辆乃至数十辆汽车在途中首尾相撞的事故时有发生,直接威胁到人们的生命财产安全,高速公路和机场的积雪已成为交通的“白色杀手”。为了避免上述现象发生,下雪后必须及时、彻底清除路面积雪,给人们创造一个良好的出行环境。传统的清雪方式是人工清扫和往道路上撒盐,而这两种方法都存在弊端,人工清雪工人劳动强度大、工作环境恶劣、效率低、清雪不彻底,而且过往车辆还会威胁到工人的人身安全;而往道路上撒盐则会直接对环境造成污染。因此我们觉得设计一款可自动融雪的智能除雪机器人势在必行,它有着人工清雪所无法比拟的许多优点:高效、低耗、清雪彻底等。
设计过程:
经过研究发现,采用高温热水近距离喷射冰雪表面所产生的持续性热交换效率较好,降低了蒸汽喷吹造成的积雪飞扬。最新研发的蒸汽热水互补性融雪技术针对现有除雪技术中的不足之处进行了技术兼容性研究,该技术设备主要特点是通过集雪装置中阀门转换及排雪口的方向调整,使扫雪、抛雪、融雪的技术功能综合为一体,通过雪-融雪装置-雪水-汽水-融雪的循环控制过程,分段式融雪工艺及开环控制系统,使冬季除雪工作达到融雪效率高、费用低、速度快、一次性除雪方式减轻交通拥堵、环保的工作目标,融雪车通过自动控制系统及无人驾驶技术可在机场及大型广场等区域进行智能化无人自动除雪作业。
结构说明:
智能化快速融雪车采用蒸汽热水交替分段式融雪技术,在技术研究方案中重点分析了蒸汽热水与冰雪体的持续性热交换效率和汽水喷射距离及交替温度转换与可循环热水补充系统,分析研究了融雪过程中环境温度造成的融雪装置热量损耗解决办法。智能化快速融雪车采用集雪装置、融雪装置、蓄水装置三大主体结构,在除雪过程中,路面积雪经动力滚刷旋转将积雪扫起,通过碎雪装置加速冰雪块粉碎并吹向集雪装置入雪口。通过程序中除雪模式控制入雪口电动阀关闭,启动扫雪功能程序模式一;或通过控制打开入雪口电动阀,调整出雪口方向朝着道路两侧后启动抛雪功能程序模式二。也可通过调整出雪口方向对应融雪装置的入雪口,启动融雪功能程序模式三。融雪装置的外层采用密封型保温材料制作,最大限度减小融雪装置因外部环境温度影响而造成的热量损耗。融雪装置设计为刮板机式管道形结构,上部及侧面设有多段汽水喷吹系统,通过刮板将冰雪分段,通过蒸汽热水交替直喷及高温水套壳体的全包围喷融结构,使冰雪融化成雪水。
创新点:
1.蒸汽热水结合融雪技术以成本低、速度快等优点显现出来,该技术设备以集雪装置、融雪装置、蓄水装置三大结构为主体。
2.采用水套壳体、汽水喷淋、分段式融雪工艺,通过技术兼容及多功能性,达到一次性除雪速度快、效率高、环保等优势。
3.夏季还可应用为绿化车,提高整车使用效率。
4.智能化快速融雪车依托北斗导航。系统及无人驾驶技术,融合开环控制融雪系统,通过程序对融雪车的路径规划与路径引导进行设定;在融雪车除雪过程中,通过车载影像同步传输数据对比分析,达到准确巡航定速及车辆导航定位。
产品工作介绍:
在除雪过程中通过温度反馈值和视频数据反馈适时地进行开环温度控制,汽水锅炉依据雪量大小选择蒸汽或热水产量。在集雪过程及融雪过程中,本技术重点考
虑了冰雪体中含有的大颗粒杂物、泥沙、冰块等,而杂物泥沙对快速融雪效果及除雪效率影响较大,如树叶、废纸、废塑料袋等杂物,在融雪过程中会吸收一定的热量,阻隔汽水及高温壳体对冰雪体的热交换能力,从而降低冰雪体融化效果,影响整车除雪效率。所以,在设计集雪装置中首次采用一级滤网装置,将大颗粒杂物和大冰块筛分过滤,在融雪装置中首次采用二级泥沙过滤装置将泥沙筛分过滤,从而提高了碎冰雪与汽水热交换效率及汽水二次升温速度。在整车的蓄水装置中,最大化地提高蓄水能力,从而达到除雪过程时间更长效率更高;并通过泥沙过滤装置进行雪水与泥沙分离,泥沙分离进入泥沙箱体,雪水进入蓄水罐存储,在排水系统上利用液压泵加压及增大排水管道口径的方法,在最短的时间内排空冰雪水,缩短单次除雪周期时间,提高城市除雪速度和效率。
智能化快速融雪车通过集控中心集控系统可同步进行多区域多路段除雪工作,在规定时间内同时完成。当开环控制技术成熟后,智能化快速融雪车可通过技术提升转化为闭环控制系统智能化融雪车,届时融雪车将通过自身温度、雪量、容量等信号反馈,实现自动调整车速、融雪量等综合控制功能,成为全自动智能化快速融雪车,为机场及高速公路等大型区域提供更便捷的服务。
此款可自动智能融雪的除雪机器人可以快速、高效、低成本、环保的技术性能漫步在城市道路中的大街小巷,为大家清除冰雪的烦恼,让人们感受冰雪的快乐。
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