[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

说明书

技术领域

本发明一种适用于混凝土坝中后期通水的优化调控系统，用于混凝土坝中后期通水优化调控。

背景技术

混凝土坝中后期水管冷却问题是一个重要而复杂的问题。以往对混凝土水管冷却的安排比较简单，控制手段单一，要么造成通水资源浪费，要么难以避免混凝土产生裂缝。近年关于混凝土通水冷却自动控制系统陆续已有一些报导，例如，《混凝土智能冷却通水系统》(CN201010228838.8)根据测控装置采集的温度、流量信号以及开度信息，然后实施对电动控制阀的开度控制，调节通水流量和通水水温。《通水智能温度控制试验系统》(CN201220419409.3)在新浇筑仓内埋设数字温度传感器，在进出水管上安装一体流温控制装置，根据能量守恒和传热学原理确定实时通水流量，采用最高温度、温度变化率和异常温度的控温原则，建立了大体积混凝土通水冷却智能温度控制方法与系统。《大体积混凝土通水冷却自动控制仪器设备的研制》(中国大坝协会2013学术年会暨第三届堆石坝国际研讨会)研发了一套大坝混凝土内部温度、冷却水温、冷却水流量等信息的实时采集以及冷却水流量的自动控制的仪器设备，并在鲁地拉水电站开展了实用研究。《大体积混凝土冷却通水智能控制系统研制与应用》(三峡大学学报(自然科学版)，2013)采用通断式通水方式进行混凝土坝通水冷却，并在锦屏一级拱坝中开展了应用研究，该通水方式设定通水流量不变，当通水时间达到设定通水时间，自动停止通水。

总的来说，相对于传统依靠人工经验进行通水调节，流量调节式和通水控制式通水方式能够有效的控制混凝土降温过程中的指标，完成通水任务。尤其是自动通水系统设备的研制，给混凝土坝现场通水冷却提供了较大的方便。虽然通断控制式通水方案原理简单，工作量少，具有较好的工程使用价值，但该通水方式控制手段仍显单一，且通水流量和通水时间的设定仍过多依靠通水经验。由于流量调节式通水方案对混凝土温度的控制较为精细，降温曲线也相对平滑，效果显著，但是工作量偏大。而且无论是通断式通水方式还是流量式通水方式，在这些混凝土通水冷却自动控制系统中均尚未引入优化算法，仍然难以避免造成通水资源浪费以及避免降温速率过快。

发明内容

针对现有混凝土通水冷却自动控制系统中尚未引入优化算法，难以避免造成通水资源浪费，本发明提供一种适用于混凝土坝中后期通水的优化调控系统，将优化算法引入混凝土坝中后期通水优化调控系统，从通水措施可行域空间中，优选获得当前最优的通水措施，实时调控未来若干天的通水冷却。

本发明采取的技术方案为：

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温度计，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，以及中后期通水措施优化调控方法；

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。

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。

所述双回路通水结构用于进行固定流向通水和定期改变流流向通水。

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。

所述人机接口采用带触摸屏7寸工业级PS-LCD。

所述冷却水管为塑料水管或者金属水管。

一种混凝土坝中后期通水冷却优化调控方法，包括以下步骤：