[发明专利]一种适用于混凝土坝中后期通水的优化调控系统

权利要求书

1.一种适用于混凝土坝中后期通水的优化调控系统，包括埋设在混凝土坝内部的冷却水管，用于测量混凝土温度的电流输出型热电阻温度计，其特征在于，冷却水管连接通水控制回路，通水控制回路连接控制电路系统，控制电路系统连接人机接口；

所述通水控制回路包括两个输入水源、两个出水口以及带各种电气执行机构的双回路通水结构；

所述控制电路系统用于对通水控制回路实时控制和测量通水回路状态；

所述人机接口为带触摸屏的LCD，用于输入控制参数和回显系统运行状态。

2.根据权利要求1所述一种适用于混凝土坝中后期通水的优化调控系统，其特征在于，所述通水控制回路包括分别安装在混凝土坝进水口、出水口的温度计T1、温度计T2；

混凝土坝进水口通过电磁阀K3连接出水口一；

混凝土坝出水口通过电磁阀K6连接出水口二；

电磁阀K3通过电磁阀K4、电磁阀K5连接电磁阀K6，电磁阀K4、电磁阀K5分别通过流量计连接比例阀，所述比例阀分别连接电磁阀K1、电磁阀K2，电磁阀K1、电磁阀K2分别安装在输入水源一、输入水源二上。

3.根据权利要求1所述一种适用于混凝土坝中后期通水的优化调控系统，其特征在于，所述控制电路系统包括STM32单片机，

STM32单片机连接多个继电器，多个继电器分别独立连接每一个电气执行机构；

STM32单片机连接电流输入AD采集模块，AD采集模块用于采集混凝土坝进水口、出水口的水温、流速和比例阀输出的反馈信号；

STM32单片机连接恒流源模块，恒流源模块用于产生控制比例阀的电流信号；

STM32单片机连接用于远距离通信的RS-485接口；

STM32单片机连接RS-232接口。

4.根据权利要求1所述一种适用于混凝土坝中后期通水的优化调控系统，其特征在于，所述人机接口采用带触摸屏7寸工业级PS-LCD。

5.一种适用于混凝土坝中后期通水的优化调控系统中的优化调控方法，其特征在于包括以下步骤：

1)、当前温度状态及当前通水可行域获得：首先获得中期冷却开始时或二期冷却开始时的典型坝段各混凝土浇筑仓温度T_i；然后根据工程经验，确定通水水温T_w、通水流量T_Q和通水时间T_t等通水措施的初始值；

其中混凝土浇筑仓温度采用埋设在混凝土内的电流输出型热电阻温度计测量获得。

2)、动态预测未来若干天的温度响应：采用无热源水管冷却计算式，进行混凝土降温曲线的计算，获得各混凝土浇筑仓在通水措施取值组合下的冷却最终温度T_iend和最大日降温速率

其中，无热源水管冷却计算式为

T＝T_wi+(T_i-T_wi)φ_i                                 (6)

式中：T_wi为第i挡通水温度，T_i为第i-1挡水温通水结束且第i挡水温开始通水时的混凝土温度，φ_i为第i挡水温通水时的水冷函数，函数中的时间τ需要从0开始。

3)、将计算的中冷或二冷下的最终温度和最大日降温速率，与中冷或二冷设计目标温度T_i^obj和合适的降温速率残差平方和作为目标函数，由此建立的通水措施优化模型为

minf(Ti,Tw,TQ,Tt)=(Tiobj-Tiend)2+(T·iopt-T·imax)2---(7)]]>

s.t.Tw‾≤Tw≤Tw‾TQ‾≤TQ≤TQ‾Tt‾≤Tt≤Tt‾]]>

式中：T_w、分别为通水水温T_w的上下限值，T_Q、分别为通水流量T_Q的上下限值，T_t、分别为通水时间T_t的上下限值。

4)、采用带约束的优化算法，优选获得各仓混凝土优化的通水方案。

5)、对典型坝段处于中后期通水冷却的每一个浇筑仓逐一进行分析，根据工程实际情况以及工程经验，对优选出的通水措施略作调整，通过带触摸屏的LCD人机接口输入优选出的通水措施，然后STM32单片机发送指令，指导中后期通水冷却。