[发明专利]一种新型混凝土智能温控系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于水利水电工程技术领域，具体地说，涉及一种新型混凝土智能温控系统及方法。

背景技术

裂缝问题是影响混凝土结构耐久性和安全性的主要因素，尤其是大体积混凝土的温度裂缝，长期困扰着相关学者和工程建设者，甚至有“无坝不裂”的说法。工程经验表明，温度裂缝成因复杂，除材料本身特性外，施工质量和环境影响也是导致裂缝产生的主要因素。施工质量保障是防止裂缝产生的关键，但如何排除人为因素是工程界重视的问题；再加上外部环境复杂，因素众多且随机性较大，却又直接影响混凝土的温控防裂，需全方位实时考虑各种因素的影响，比如气温、水温、湿度和太阳辐射等，方能真实反映工程实际情况。

随着自动化采集、GPS、通信、网络与数据库、数值仿真和自动控制等技术的快速发展，在数字监控的基础上，发展一种大体积混凝土智能技术，实现外部环境影响因素和混凝土本身温控要素的实时跟踪、重要温控措施的自动干预，是减少人为因素和防止温度裂缝产生的重要手段。大体积混凝土智能通水是防止混凝土产生温度裂缝的重要技术措施，目前已有混凝土智能通水技术相对单一、简单。中国专利201010228838.8公开的是各组成部件机械组装，没有实现模块化、单元化和系统化；没有通水换向功能和水压监测设备，较难保证混凝土均匀降温，人为增大温度梯度；不能监测混凝土的温度梯度；没有通水冷却信息的预警预报功能，不能及时提供通水信息的整改信息；没有综合考虑施工环境的影响和仓面小气候设备，不能考虑外部气温、湿度、太阳辐射和保温效果等重要温控要素的影响，较难得到真实的外部环境边界条件；在复杂施工环境条件和大范围应用上有待进一步检验。中国专利201310716982.X公开的只是智能温控中的智能通水部分，也没有综合考虑施工环境的影响，没有考虑外部、湿度、太阳辐射和保温效果等重要温控要素对大体积混凝土温控的影响；没有预警预报功能，不能对不满足要求的通水信息进行预警发布；也没有通水换向功能和水压监测设备，较难保证混凝土均匀降温；没有仓面小气候设备，不能为仿真计算和流量预测提供必要的真实的边界条件。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种新型混凝土智能温控系统及方法，在真实反映实际工程环境、施工条件恶劣下且需大范围应用的重大工程建设所需，从工程实际角度出发，全方位实时监测与温控相关的各种影响因素，同时对预警预报信息进行自动干预，减少人为影响因素，保证工程质量。该系统及方法具有模块化、单元化和系统化设计，具有水管通水换向功能，可以在恶劣环境条件下对整个工程建设进行智能监控。其技术方案如下：

一种新型混凝土智能温控系统，包括以下功能模块和组成设备：

(1)系统总服务器负责整个系统的数据存储、管理、计算、分析、预警预报和指令发射，可以图、表和线的方式动态、直观显示各种温控信息，方便相关工作人员监督和管理；系统可根据需要，提供不同的客户端接口，业主、监理、设计和施工单位通过温控专用信号传输电缆访问该系统，实时掌握温控信息。该服务器主要由信息采模块、温控信息存储与处理模块、预分析模块、仿真计算模块、预警预报模块和自动干预模块组成。系统总服务器通过温控专用信号传输电缆与与智能监控总控室连接，进而与各分控站连接。

①通过温度传感器、数据传输电缆、温度测试记录仪、温度测控单元、通用测控单元、仓面小气候设备、水管流量测控单元和温度梯度记录仪这些设备，信息采模块负责各种温控信息的采集，包括混凝土出机口温度、入仓温度、浇筑温度、混凝土内部温度、温度梯度、通水冷却水温、水压、流量、环境湿度、气温和太阳辐射，为整个系统提供基本的数据支持。

②温控信息存储与处理模块根据信息采模块的数据，对其进行存储、分类、计算和共享，进行高效管理；同时，这些数据信息可以以图、表和线的方式动态、直观显示各种温控信息，供参建单位参考。

③预分析模块，基于存储的温控信息，对数据进行预分析，判断采集数据的合理性和有效性，避免不合理或不正确数据的干扰而影响计算、判断、评估和决策；

④仿真计算模块，根据采集的温控信息，经过信息存储与处理模块的处理，得出仿真计算所需的边界条件，如浇筑温度、环境气温、水管水温和流量，进而计算出在当前温控条件下的混凝土内部温度和应力，为预警预报和自动干预提供数据支持。

⑤预警预报模块，该模块是依据采集的温控信息、预分析信息和仿真计算结果，对照温控技术要求和温控标准，对不满足要求或者超出技术要求的温控信息进行预警预报，提醒相关工作人员进行措施整改，保证温控措施的圆满落实。