本发明涉及人工地层冻结技术领域，特指一种具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统及其报警方法。
背景技术：
在申请号为201610349665.2的中国专利中公开了一种自流节能快速的矿井冻结结构和冻结方法，其中，主管道上伸出多个埋入地下的埋入管，主管道连接有液态二氧化碳提供结构。通过液态二氧化碳提供结构向主管道内通入液体二氧化碳，液体二氧化碳流进埋入管后与周围地层发生热量交换变为气体再回到主管道，气态二氧化碳经过热交换器液化再进入埋入管，实现循环冻结。
由于地层内可能存在石块等坚硬物体，埋入管在打入土层的过程中与坚硬物体碰撞后可能会产生破裂，且埋入管埋入土体中后无法通过人工检测埋入管是否破裂，因而，该专利无法检测液体二氧化碳的泄露，若是埋入管破裂将导致大量的二氧化碳流入土层中，严重影响冻结效果且造成二氧化碳的浪费，增加了成本。
除此之外，现有技术中除了冷冻管是插入土体或贴敷在结构面上，其余设备均需布置在位于地面或地下的冻结站内。冷冻机、盐水箱等设备体积大、质量重，导致传统盐水冻结站占地较大，有时会影响其他项目施工，尤其是冻结站位于较小直径隧道内的时候。冻结站往往在运行较短时间(例如三个月)后需要迁移至别处使用，而目前冻结相关设备较重，体积大，导致冻结站搬迁费时费力。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统及其报警方法，以解决现有技术中无法检测液体二氧化碳泄露以及冻结站体积大、质量重导致使用不便的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统，包括：
部分埋设于土体中的输送管路；
内部装有冷媒的冷媒罐，安装于所述输送管路上位于土体外的部分；
安装于所述输送管路上位于土体外部分的输送泵；
安装于所述冷媒罐上的液位计，能够检测所述冷媒罐内所述冷媒的液位值；
安装于所述冷媒罐上的报警器，能够发出警报；以及
安装于所述冷媒罐上且与所述液位计和所述报警器连接的控制器。
本发明通过液位计检测冷媒罐内冷媒的液位值，液位计将冷媒的液位值发送给控制器，控制器将冷媒的液位值与设定液位值进行比较，在冷媒的液位值低于设定液位值时，控制器控制报警器发出警报，从而能够在发生冷媒泄露时，及时地提醒工作人员采取措施，避免造成冷媒的浪费。
本发明具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的进一步改进在于，还包括安装于所述输送管路上位于土体外部分的热交换器，通过热交换器与所述输送管路内的所述冷媒发生热量交换，以对所述冷媒进行降温。
本发明具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的进一步改进在于，还包括安装于所述热交换器上的水冷机构，通过所述水冷机构对所述热交换器进行降温。
本发明具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的进一步改进在于，所述水冷机构包括箱体以及安装于所述箱体内的喷淋组件；
所述热交换器部分伸入箱体内且对应所述喷淋组件设置，通过所述喷淋组件对所述热交换器进行喷淋，以对所述热交换器进行降温。
本发明具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的进一步改进在于，所述水冷机构还包括对应所述热交换器安装于所述箱体内的风扇以及设于所述箱体上的进风口和出风口；
通过所述风扇进一步地对所述热交换器进行降温。
本发明具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的进一步改进在于，所述水冷机构还包括与所述喷淋组件连通的水冷罐、贮存于所述水冷罐内的水以及一端连通于所述箱体底部且另一端连通所述水冷罐的收集管；
通过所述喷淋组件将所述水冷罐内的水喷淋至所述热交换器上，再通过所述收集管将滴落至所述箱体底部的水收集至所述水冷罐内。
本发明具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的进一步改进在于，所述水冷机构还包括安装于所述箱体内且位于所述热交换器下方的散热片。
本发明具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的进一步改进在于，所述水冷机构还包括安装于所述箱体内且位于所述热交换器下方的集水器。
本发明具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的进一步改进在于，还包括底板、安装于所述底板之下且长度可调节的伸缩件以及安装于所述底板之下的滚轮；
所述冷媒罐和所述输送泵安装于所述底板之上。
本发明还提供了一种根据上述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的报警方法，包括如下步骤：
在通过所述输送泵将所述冷媒罐内的所述冷媒泵送至所述输送管路的过程中，通过所述液位计检测所述冷媒罐内所述冷媒的液位值，所述液位计将冷媒的液位值发送给所述控制器，所述控制器接收所述液位计发送的所述冷媒的液位值，并将所述冷媒的液位值与设定液位值进行比较，在所述冷媒的液位值低于所述设定液位值时，所述控制器控制所述报警器发出警报。
附图说明
图1为本发明具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的结构示意图。
图中：冷媒罐10，输送泵20，输送管路30，热交换器40，水冷机构50，箱体51，进风口511，出风口512，喷淋组件52，风扇53，水冷罐54，收集管55，散热片56，集水器57，底板80，伸缩件81，滚轮82。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统及其报警方法，用于冻结地层，并检测管理是否发生泄漏。本发明包括输送管路、冷媒罐、输送泵、液位计、报警器以及控制器，通过液位计检测冷媒罐内冷媒的液位值，在冷媒的液位值低于设定液位值时，控制器控制报警器发出警报，从而能够在发生冷媒泄露时，及时地提醒工作人员采取措施，避免造成冷媒的浪费。
下面结合附图对本发明具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统及其报警方法进行说明。
参见图1，在本实施例中，一种具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统包括：部分埋设于土体中的输送管路30、内部装有冷媒的冷媒罐10、安装于输送管路30上位于土体外部分的输送泵20、安装于冷媒罐10上的液位计、安装于冷媒罐10上的报警器以及安装于冷媒罐10上且与液位计和报警器连接的控制器。冷媒罐10安装于输送管路30上位于土体外的部分，液位计能够检测冷媒罐10内冷媒的液位值，报警器能够发出警报。
在本实施例中人工地层集成冻结系统通过液位计检测冷媒罐10内冷媒的液位值，液位计将冷媒的液位值发送给控制器，控制器将冷媒的液位值与设定液位值进行比较，在冷媒的液位值低于设定液位值时，控制器控制报警器发出警报，从而能够在发生冷媒泄露时，及时地提醒工作人员采取措施，避免造成冷媒的浪费。
参见图1，进一步的，人工地层集成冻结系统还包括安装于输送管路30上位于土体外部分的热交换器40，通过热交换器40与输送管路30内的冷媒发生热量交换，以对冷媒进行降温。
参见图1，更进一步的，人工地层集成冻结系统还包括安装于热交换器40上的水冷机构50，通过水冷机构50对热交换器40进行降温。
参见图1，在本实施例中，水冷机构50包括箱体51以及安装于箱体51内的喷淋组件52，热交换器40部分伸入箱体51内且对应喷淋组件52设置，通过喷淋组件52对热交换器40进行喷淋，以对热交换器40进行降温。
参见图1，进一步的，水冷机构50还包括对应热交换器40安装于箱体51内的风扇53以及设于箱体51上的进风口511和出风口512，通过风扇53进一步地对热交换器40进行降温。
参见图1，较佳地，风扇53设于箱体51的内的顶部，通过风扇53使喷淋至热交换器40上的水蒸发并带走热交换器40的热量，进而起到对热交换器40进一步地降温作用。通过风扇53能够对喷淋出的水进行降温，水与空气发生热量交换，再通过出风口512将热空气排出到外界空气中。
较佳地，进风口511设于箱体51的侧部，出风口512设于箱体51的顶部。
参见图1，更进一步的，水冷机构50还包括与喷淋组件52连通的水冷罐54、贮存于水冷罐54内的水以及一端连通于箱体51底部且另一端连通水冷罐54的收集管55，通过喷淋组件52将水冷罐54内的水喷淋至热交换器40上，再通过收集管55将滴落至箱体51底部的水收集至水冷罐54内。
较佳地，水冷机构50还包括安装于水冷罐54上的浮球阀以及与浮球阀连通的外界水管，通过浮球阀自动开启、关闭管路，以控制水冷罐54内的水位，当水冷罐54内水位低于设定水位值时，浮球阀自动开启对水冷罐54进行补水。
参见图1，更进一步的，水冷机构50还包括安装于箱体51内且位于热交换器40下方的散热片56。喷淋组件52喷出的水先落在热交换器40上，并与热交换器40发生热量交换，再滑落至散热片56上，并与散热片56发生热量交换，散热片56再与空气发生热量交换，散热片56的作用是增大水与空气的接触面积和接触时间，以增大水与空气的换热量，从而将热交换器40的热量更多地传递到空气中。
参见图1，更进一步的，水冷机构50还包括安装于箱体51内且位于热交换器40下方的集水器57。通过风扇53使热交换器40上的水蒸发，集水器57用于收集空气中的水蒸气。
参见图1，在本实施例中，人工地层集成冻结系统还包括底板80、安装于底板80之下且长度可调节的伸缩件81以及安装于底板80之下的滚轮82，冷媒罐10和输送泵20安装于底板80之上。现有技术中人工地层集成冻结系统的体积比较大，不便于移动和搬运，本申请中通过设置长度可调节的伸缩件81，在需要运输时，通过调长伸缩件81，使伸缩件81的长度小于滚轮82的高度，以便于移动。在需要冻结施工时，通过调短伸缩件81，使伸缩件81的长度大于滚轮82的高度，进而通过伸缩件81支撑至底板80。伸缩件81取代了之前冻结站中的预埋钢板和混凝土立柱基础，在大大增强平台移动性的同时保证整个平台的稳定性。
更进一步的，人工地层集成冻结系统还包括安装于底板80上的牵引头，通过牵引该牵引头，以带动人工地层集成冻结系统移动，加快迁移速度，降低冻结站搬迁的费用。
较佳地，伸缩件81为液压气缸。
较佳地，冷媒为盐水或液体二氧化碳。
现有技术中除了冷冻管是插入土体或贴敷在结构面上，其余设备均需布置在位于地面或地下的冻结站内。冷冻机、盐水箱等设备体积大、质量重，导致传统盐水冻结站占地较大，有时会影响其他项目施工，尤其是冻结站位于较小直径隧道内的时候。冻结站往往在运行较短时间(例如三个月)后需要迁移至别处使用，而目前冻结相关设备较重，体积大，导致冻结站搬迁费时费力。该人工地层集成冻结系统将热交换器40置于底板80之上，将水冷机构50安装于热交换器40的上方，水箱51安装于底板80的之下，对结构进行改进集成，并实现可移动化，存在较高的市场需求。
本发明还提供了一种根据上述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的报警方法，包括如下步骤：
在通过输送泵20将冷媒罐10内的冷媒泵送至输送管路30的过程中，通过液位计检测冷媒罐10内冷媒的液位值，液位计将冷媒的液位值发送给控制器，控制器接收液位计发送的冷媒的液位值，并将冷媒的液位值与设定液位值进行比较，在冷媒的液位值低于设定液位值时，控制器控制报警器发出警报。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
1.一种具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统，其特征在于，包括：
部分埋设于土体中的输送管路；
内部装有冷媒的冷媒罐，安装于所述输送管路上位于土体外的部分；
安装于所述输送管路上位于土体外部分的输送泵；
安装于所述冷媒罐上的液位计，能够检测所述冷媒罐内所述冷媒的液位值；
安装于所述冷媒罐上的报警器，能够发出警报；以及
安装于所述冷媒罐上且与所述液位计和所述报警器连接的控制器。
2.根据权利要求1所述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统，其特征在于，还包括安装于所述输送管路上位于土体外部分的热交换器，通过热交换器与所述输送管路内的所述冷媒发生热量交换，以对所述冷媒进行降温。
3.根据权利要求2所述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统，其特征在于，还包括安装于所述热交换器上的水冷机构，通过所述水冷机构对所述热交换器进行降温。
4.根据权利要求3所述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统，其特征在于，所述水冷机构包括箱体以及安装于所述箱体内的喷淋组件；
所述热交换器部分伸入箱体内且对应所述喷淋组件设置，通过所述喷淋组件对所述热交换器进行喷淋，以对所述热交换器进行降温。
5.根据权利要求4所述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统，其特征在于，所述水冷机构还包括对应所述热交换器安装于所述箱体内的风扇以及设于所述箱体上的进风口和出风口；
通过所述风扇进一步地对所述热交换器进行降温。
6.根据权利要求4所述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统，其特征在于，所述水冷机构还包括与所述喷淋组件连通的水冷罐、贮存于所述水冷罐内的水以及一端连通于所述箱体底部且另一端连通所述水冷罐的收集管；
通过所述喷淋组件将所述水冷罐内的水喷淋至所述热交换器上，再通过所述收集管将滴落至所述箱体底部的水收集至所述水冷罐内。
7.根据权利要求4所述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统，其特征在于，所述水冷机构还包括安装于所述箱体内且位于所述热交换器下方的散热片。
8.根据权利要求4所述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统，其特征在于，所述水冷机构还包括安装于所述箱体内且位于所述热交换器下方的集水器。
9.根据权利要求1所述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统，其特征在于，还包括底板、安装于所述底板之下且长度可调节的伸缩件以及安装于所述底板之下的滚轮；
所述冷媒罐和所述输送泵安装于所述底板之上。
10.一种根据权利要求1所述的具有泄露报警功能的人工地层集成冻结系统的报警方法，其特征在于，包括如下步骤：
在通过所述输送泵将所述冷媒罐内的所述冷媒泵送至所述输送管路的过程中，通过所述液位计检测所述冷媒罐内所述冷媒的液位值，所述液位计将所述冷媒的液位值发送给所述控制器，所述控制器接收所述液位计发送的所述冷媒的液位值，并将所述冷媒的液位值与设定液位值进行比较，在所述冷媒的液位值低于所述设定液位值时，所述控制器控制所述报警器发出警报。
技术总结