1.本实用新型涉及隧道除冰技术领域，特别是涉及一种除冰装置。
背景技术：
2.随着基建技术的高速发展，我国的隧道数量越来越多。有些隧道因年久失修，会出现细微的裂缝。在冬季，由于气温较低，渗水从裂缝流入隧道内很快会凝结，形成冰柱，这种现象称为隧道挂冰。随着水珠的不断流出，挂冰越来越长，使得挂冰与接触网的绝缘距离越来越短，容易造成电气化接触网设备高压接地短路故障，对隧道内的供电安全构成极大威胁。
3.为了解决上述问题，通常会使用隧道除冰仪来清除隧道内的挂冰。然而，常见的隧道除冰仪的除冰效果较差。
技术实现要素：
4.基于此，有必要提供一种除冰装置，除冰效果较好。
5.一种除冰装置，包括：
6.底座；
7.激光器，用于发射激光束；
8.摄像机，用于采集图像；及
9.云台机构，包括壳体、连接臂、固定于所述壳体内的俯仰驱动件及周转驱动件，所述云台机构活动地安装于所述底座，所述周转驱动件能够带动所述云台机构做周转运动；所述连接臂包括第一端及第二端，所述第一端均与所述激光器和摄像机固定连接，所述第二端活动地安装于所述壳体，并与所述俯仰驱动件驱动连接，所述俯仰驱动件能够带动所述激光器与所述摄像机做俯仰运动。
10.在其中一个实施例中，所述除冰装置还包括转轴，所述云台机构通过所述转轴与所述底座可转动连接，所述周转驱动件与所述转轴驱动连接。
11.在其中一个实施例中，所述连接臂包括横向支撑杆及与所述横向支撑杆连接的纵向支撑杆，所述纵向支撑杆远离所述横向支撑杆的端部固定于所述摄像机和激光器的底部；所述横向支撑杆远离所述纵向支撑杆的端部活动地安装于所述壳体，并与所述俯仰驱动件驱动连接。
12.在其中一个实施例中，所述连接臂设有至少两个，至少两个所述连接臂分别安装于所述壳体的两侧。
13.在其中一个实施例中，所述除冰装置包括外壳，所述外壳通过所述连接臂与所述俯仰驱动件驱动连接；所述外壳设有发射孔及探测孔，所述摄像机及所述激光器固定于所述外壳内，所述激光器的出光端对准所述发射孔，所述摄像机的采集端对准所述探测孔。
14.在其中一个实施例中，所述激光器包括激光发射部及光斑调节部，所述光斑调节部用于调节所述激光发射部发出光斑的直径。
15.在其中一个实施例中，所述摄像机包括夜视摄像头。
16.在其中一个实施例中，所述除冰装置还包括主控单元，所述主控单元分别与所述激光器、所述摄像机、所述俯仰驱动件和所述周转驱动件连接。
17.在其中一个实施例中，所述底座设有收容腔，所述除冰装置还包括用于连接电源的电源适配器，所述电源适配器设于所述收容腔内，并分别与所述摄像机、所述激光器及所述云台机构电连接。
18.在其中一个实施例中，所述除冰装置还包括动力机构及滑轮，所述滑轮可转动地安装于所述底座、云台机构、摄像机及激光器中至少一者，所述动力机构用于驱动所述滑轮旋转。
19.上述的除冰装置，该除冰装置固定于电气化铁路隧道、地铁出入口的侧壁等。监控人员根据天气情况，打开摄像机，并启动周转驱动件和俯仰驱动件，通过周转驱动件和俯仰驱动件分别带动摄像机做周转运动和俯仰运动，实现摄像机探测方向的调整，这样便能够查看隧道的顶壁是否有挂冰。一旦发现隧道的顶壁有挂冰，通过周转驱动件和俯仰驱动件带动激光器调整激光束的发射方向，并使激光器和摄像机瞄准并聚焦挂冰。启动激光器，激光器发出的激光光斑对准挂冰与隧道顶壁的接触层，通过激光束融化与隧道顶壁接触的冰块，使挂冰失去附着力，这样挂冰在重力的作用下坠落，达到去除挂冰的目的。如此，在俯仰驱动件和周转驱动件的配合下，能够调整摄像机的探测角度和激光器发射激光束的方向，准确且快速地去除挂冰，除冰效果较好。
附图说明
20.构成本技术的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
22.图1为本实用新型一实施例的除冰装置的结构示意图；
23.图2为本实用新型一实施例的除冰装置的控制电路框图。
24.附图标号说明：10、底座；20、激光器；30、摄像机；40、外壳；41、发射孔；42、探测孔；50、云台机构；51、壳体；52、连接臂；521、横向支撑杆；522、纵向支撑杆；53、周转驱动件；54、俯仰驱动件；60、主控单元。
具体实施方式
25.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
26.请参阅图1，本实用新型一实施例的除冰装置，包括底座10、激光器20、摄像机30及
云台机构50。激光器20用于发射激光束，摄像机30用于采集图像。云台机构50包括壳体51、连接臂52、固定于壳体51内的周转驱动件53及俯仰驱动件54。云台机构50活动地安装于底座10，周转驱动件53能够带动云台机构50做周转运动。连接臂52包括第一端及第二端，第一端均与激光器20及摄像机30固定连接。第二端活动地安装于壳体51，并与俯仰驱动件54驱动连接，俯仰驱动件54能够带动激光器20与摄像机30做俯仰运动。
27.上述的除冰装置，该除冰装置固定于电气化铁路隧道、地铁出入口的侧壁等。监控人员根据天气情况，打开摄像机30，并启动周转驱动件53和俯仰驱动件54，通过周转驱动件53和俯仰驱动件54分别带动摄像机30做周转运动和俯仰运动，实现摄像机30探测方向的调整，这样便能够查看隧道的顶壁是否有挂冰。一旦发现隧道的顶壁有挂冰，通过周转驱动件53和俯仰驱动件54带动激光器20调整激光束的发射方向，并使激光器20瞄准并聚焦挂冰。启动激光器20，激光器20发出的激光光斑对准挂冰与隧道顶壁的接触层，通过激光束融化与隧道顶壁接触的冰块，使挂冰失去附着力，这样挂冰在重力的作用下坠落，达到去除挂冰的目的。如此，在俯仰驱动件54和周转驱动件53的配合下，能够调整摄像机30的探测角度和激光器20发射激光束的方向，准确且快速地去除挂冰，除冰效果较好。
28.具体地，由于除冰装置固定于电气化铁路隧道或城市地铁出入口的侧壁，需要除冰的区域为隧道的顶壁，因此云台机构50带动摄像机30和激光器20在水平方向旋转(即周转运动)和垂直方向旋转(即俯仰运动)的角度范围可适当缩小为：垂直方向：角度范围90
°
，俯仰不低头，0
°
以上转动，俯仰0
°
至+90
°
，角度范围的中心为水平向上45
°
；水平方向：角度范围180
°
，水平旋转
±
90度，角度范围的中心为装置的正前方。
29.具体到本实施例中，激光器20采用海康3007机芯，能够产生波长为980nm及功率为35w的激光。当然，激光器20也可采用其它机芯，不以此为限。
30.在一个实施例中，除冰装置还包括转轴。所述云台机构50通过所述转轴与所述底座10可转动连接，所述转轴与所述周转驱动件53驱动连接。使用时，启动周转驱动件53，周转驱动件53通过转轴带动云台机构50做周转运动，进而带动摄像机30和激光器20做周转运动，使摄像机30和激光器20发射的光束能够瞄准挂冰与隧道顶壁的接触层。
31.可选地，周转驱动件53包括伺服电机及第一齿轮，第一齿轮安装于伺服电机的动力轴。转轴安装有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合传动，带动摄像机30和激光器20做俯仰运动。
32.在一个实施例中，请参阅图1，所述连接臂52包括横向支撑杆521及纵向支撑杆522，纵向支撑杆522与横向支撑杆521连接。具体地，连接臂52呈l字形。所述纵向支撑杆522远离所述横向支撑杆521的端部固定于激光器20和摄像机30的底部。所述横向支撑杆521远离所述纵向支撑杆522的端部活动地安装于所述壳体51的侧部，并与所述俯仰驱动件54驱动连接。如此，启动俯仰驱动件54，俯仰驱动件54能够通过连接臂52带动摄像机30和激光器20做俯仰运动。
33.当然，在其它实施例中，连接臂52还包括纵向支撑杆522、第一横向支撑杆及第二横向支撑杆，第一横向支撑杆及第二横向支撑杆相对于纵向支撑杆522横向设置，并分别连接于纵向支撑杆522的两端。第一横向支撑杆远离纵向支撑杆522的端部固定于激光器20和摄像机30的侧部，第二横向支撑杆远离纵向支撑杆522的端部活动地安装于壳体51的侧部，并与俯仰驱动件54驱动连接。
34.进一步地，请参阅图1，所述连接臂52设有至少两个，至少两个所述连接臂52分别安装于壳体51的两侧。具体地，至少两个所述连接臂52的第一端均固定于所述摄像机30和所述激光器20，至少两个所述连接臂52的第二端分别活动地安装于所述壳体51的两侧。如此，通过至少两个连接臂52来支撑摄像机30和激光器20，有利于提高摄像机30和激光器20运动的稳定性。
35.具体到本实施例中，请参阅图1，连接臂52设有两个。其中一个连接臂52的第一端固定于激光器20和摄像机30的底部，第二端活动地安装于壳体51的一侧。另外一个连接臂52的第一端固定于激光器20和摄像机30的底部，第二端活动地安装于壳体51的另一侧。
36.在一个实施例中，请参阅图1，所述除冰装置包括外壳40，所述外壳40设有发射孔41及探测孔42。所述摄像机30及所述激光器20固定于所述外壳40内，所述激光器20的出光端对准所述发射孔41，所述摄像机30的采集端对准所述探测孔42。具体地，外壳40通过连接臂52与俯仰驱动件54驱动连接。如此，启动周转驱动件53和俯仰驱动件54，能够带动摄像机30和激光器20同步运动，使摄像机30和激光器20快速且高效地瞄准并聚焦挂冰。此外，将摄像机30和激光器20安装于外壳40外，外壳40能够起到防护作用，有效保护摄像机30和激光器20，延长摄像机30和激光器20的使用寿命。
37.在一个实施例中，所述激光器20包括激光发射部及光斑调节部，所述光斑调节部用于调节所述激光发射部发出光斑的直径。需要说明的是，激光束的光斑面积越大，照射挂冰的区域就越大，但光斑变大后，由于激光发射部发射的激光功率不变，激光的能量密度下降，致热效果会变差。通过设置光斑调节部，使得激光发射部发出的激光束光斑直径可调节，这样可根据不同直径的挂冰选择不同直径的光斑，保证激光束能够快速高效地融化挂冰。
38.可选地，激光发射部设有多圈激光二级管，通过控制激光二极管的圈数，可调整激光束光斑的直径。当然，在其它实施例中，激光发射部连接有聚光罩，聚光罩远离激光发射部的一端安装有多个不同孔径的转盘，不同孔径的转盘运动并遮挡于聚光罩的端部，这样能够实现激光束光斑直径的调整。
39.在一个实施例中，所述摄像机30包括夜视摄像头。由于摄像机30具有夜视功能，这样摄像机30能够根据视线情况自动切换成夜视模式，在夜视模式下，摄像机30能够拍摄到光线较弱或黑暗环境下肉眼看不到的画面。如此，该除冰装置不仅适用于白天除冰，也适用于夜晚除冰。
40.可选地，摄像机30包括红外夜视摄像头。在无可见光或微光的黑暗环境中，采用红外发射装置主动将红外光投射到物体上，红外光经物体反射后进入镜头进行成像。
41.在一个实施例中，请参阅图2，所述除冰装置还包括主控单元60，所述主控单元60分别与所述激光器20、所述摄像机30、所述俯仰驱动件54和所述周转驱动件53连接。如此，主控单元60为除冰装置的大脑，能够控制激光器20和摄像机30的开关；同时，主控单元60还能够控制俯仰驱动件54和周转驱动件53工作，实现摄像机30探测角度的调整及激光束发射方向的调整。此外，主控单元60还能够根据摄像机30采集的图片，利用差分图像识别软件分析隧道顶壁的挂冰情况。
42.具体地，除冰装置还含有客户端监控软件，客户端监控软件与主控单元60连接。客户端监控软件安装于电脑上，监控人员通过客户端软件发送命令至主控单元60，通过主控
单元60控制激光器20、摄像机30、周转驱动件53及俯仰驱动件54的开关。
43.在一个实施例中，所述底座10设有收容腔。所述除冰装置还包括用于连接电源的电源适配器，所述电源适配器设于所述收容腔内，并分别与所述摄像机30、激光器20及所述云台机构50电连接。具体地，电源适配器分别与摄像机30、激光器20、周转驱动件53及俯仰驱动件54电连接。如此，通过设置电源适配器，电源适配器能够将交流220v电源转换成24v的直流电，为摄像机30、激光器20、云台机构50等使用。
44.在一个实施例中，所述除冰装置还包括动力机构及滑轮，所述滑轮可转动地安装于底座10、激光器20、摄像机30及云台机构50中至少一者，所述动力机构用于驱动所述滑轮旋转。具体地，沿隧道的长度方向固定有导轨，滑轮滑动地安装于导轨上，摄像机、激光器、云台机构等通过滑轮悬吊于隧道内。如此，通过设置滑轮及动力机构，在动力机构的驱动下，滑轮能够带动摄像机、激光器、云台机构等沿导轨平移，这样一方面摄像机能够全面地查看隧道顶壁的挂冰情况，另一方面也便于除冰装置清除隧道内任意位置的挂冰。
45.具体地，动力机构与主控单元60连接。经过调研，即使在恶劣的天气，也需要一个小时才能使渗水凝结成影响接触网安全的挂冰，因此除冰装置可以一个小时的时间间隔沿导轨平移。若隧道顶壁有挂冰，则主控单元60控制动力机构停止工作，使除冰装置停止移动。
46.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
47.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
48.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平
的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
51.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
52.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。