一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统

摘要

一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统，包括：混凝土温度采集系统、控制终端、无线控制开关、电动阀门、无线热点组成。控制终端由安装有控制软件的电脑组成，控制终端通过网络自动获取混凝土温度采集系统的温度数据并与设定的控制目标温度进行比较，然后发出控制信号，通过无线热点将控制信号发送给无线控制开关，无线控制开关控制电动阀门的通断或开闭，实现以下功能：即当混凝土温度高于设定的控制目标温度时打开电动阀门进行通水冷却，当混凝土温度低于设定的控制目标温度时关闭电动阀门。本发明通过设定控制目标温度，并以混凝土实测温度作为冷却通水控制的依据，无需另行布置冷却水流量与温度传感器。

权利要求

1.一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统，其特征是包括：

混凝土温度采集系统（1），用以采集混凝土温度；

控制终端（2），用于获取混凝土温度采集系统（1）的温度信号并与设定的控制目标温度进行比较，然后发出控制信号，所述的控制信号为通断控制信号，混凝土温度采集系统（1）由埋设在混凝土内部的温度传感器和自动化采集装置以及数据库组成；

无线控制开关（4），用于接收控制终端（2）发出的控制信号，并发出执行信号；

与无线控制开关（4）连接的多个电动阀门（5），用以接收无线控制开关（4）的执行信号实现开合动作，所述的电动阀门（5）安装在冷却水管上；

无线热点（3），用以在控制终端（2）和无线控制开关（4）之间传递信号。

2.根据权利要求1所述的一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统，其特征是：控制终端（2）通过定期访问混凝土温度采集系统（1）的数据库获取混凝土温度。

3.根据权利要求1所述的一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统，其特征是：所述的温度传感器和电动阀门根据冷却水管进行分组，即用于测量该冷却水管附近混凝土温度的温度传感器与该冷却水管上的电动阀门为一组。

4.根据权利要求1所述的一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统，其特征是：所述的控制目标温度根据混凝土设计要求的节点温度、降温速率、温度控制时长，以及已有冷却通水经验在控制开始之前人为设定；在控制过程中，依据实际情况进行调整。

5.根据权利要求1所述的一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统，其特征是：当混凝土温度高于控制目标温度时，控制信号使阀门开启，否则，控制信号使阀门关闭。

说明书

一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种大体积混凝土冷却通水控制系统，特别是一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统。

背景技术

[0002] 由于混凝土材料传热慢、抗拉强度低，且其内部水泥水化作用发热，会导致大体积混凝土因内外温差过大而开裂，使其结构破坏、耐久性降低。进行冷却通水，即在大体积混
凝土内部埋设水管，循环通入温度较低的水，可以带走热量，减少混凝土开裂的发生。已有
冷却通水的控制方法是以人工或自动化的方式调节通水阀门的开度来控制通水的流量，进
而达到降温目标。这种方法需要监控通水流量，人工的方式下需要手动测试流量，自动化的
方式下需要设置流量传感器和流量采集设施，增加了人力和设备投入，提高了成本。自动化
方式下也因增加了流量监控环节，而导致系统不稳定。

[0003] 中国专利201010219769.4 ，公开号：CN 101871266 B，公开了一种混凝土冷却通水数据自动化采集系统，能自动识别冷却水管的位置信息，实现了对混凝土冷却通水的流
量和水温进行自动测试和数据传输，解决了人工测试记录需要耗费大量人工、信息反馈慢
且精度不高的缺点，省时省力、测量精度高且反馈迅速，能及时调整混凝土温控措施、避免
混凝土裂缝，实现及时调整混凝土施工措施、保证工程质量和进度。该发明的装置为自动化
控制冷却通水提供了基础。

[0004] 中国专利201010228838.8，公开号：CN101921134A ，公开了一种混凝土智能冷却通水系统，由测控装置实施对电动控制阀的开度控制，调节通水流量和通水水温，从而实现
最大限度的降低温度梯度，降低混凝土温度拉应力，达到防止混凝土出现裂缝的效果。

[0005] 中国专利201110318693.5，公开号：CN 102508499 A 一种大体积混凝土冷却通水流量控制方法，包括以下步骤：1) 获取混凝土历史通水降温效率的值；2) 根据混凝土历
史通水降温效率值和未来需要的降温幅度和降温时段计算需要的下一步流量控制值；通过
上述步骤使混凝土温度按照设计要求均匀下降。本发明提供的一种大体积混凝土冷却通水
流量控制方法，通过引入实际降温流量系数α 的动态调整并配合滞后系数ξ 的辅助修
正，实现了控制混凝土内部温度均匀平稳下降，并在预期时间内达到控制目标温度的目的。
且实现冷却水流量的自动计算，排除人工控制的随意性，进一步提高了大体积混凝土的施
工质量。

[0006] 但是上述的控制方式及方法均需要通水流量的数据，即必须设置流量传感器，而通水现场通常环境恶劣，通水水质差，而使流量传感器不能正常工作。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统，可以在达到设计要求的前提下，减少控制设备，简化控制方法，提高运行稳定性。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统，包括：

[0009] 混凝土温度采集系统，用以采集混凝土温度；

[0010] 控制终端，用于获取混凝土温度采集系统的温度信号并与设定的控制目标温度进行比较，然后发出控制信号；

[0011] 无线控制开关，用于接收控制终端发出的控制信号，并发出执行信号；

[0012] 与无线控制开关连接的多个电动阀门，用以接收无线控制开关的执行信号实现开合动作，所述的电动阀门安装在冷却水管上；

[0013] 无线热点，用以在控制终端和无线控制开关之间传递信号。

[0014] 所述的控制信号为通断控制信号。

[0015] 控制终端通过定期访问混凝土温度采集系统的数据库获取混凝土温度。

[0016] 混凝土温度采集系统由埋设在混凝土内部的温度传感器和自动化采集装置以及数据库组成。

[0017] 所述的温度传感器和电动阀门根据冷却水管进行分组，即用于测量该冷却水管附近混凝土温度的温度传感器与该冷却水管上的电动阀门为一组。

[0018] 所述的控制目标温度根据混凝土设计要求的节点温度、降温速率、温度控制时长，以及已有冷却通水经验在控制开始之前人为设定；在控制过程中，依据实际情况进行调整。

[0019] 当混凝土温度高于控制目标温度时，控制信号使阀门开启，否则，控制信号使阀门关闭。

[0020] 一种采用上述的装置进行冷却通水控制的方法，包括以下步骤：

[0021] 一、布置混凝土温度采集系统，通过温度传感器获取混凝土温度；

[0022] 二、安装控制终端，用于获取混凝土温度采集系统的温度信号，并与设定的控制目标温度进行比较，然后发出控制信号。

[0023] 三、布置无线控制开关，用于接收控制终端来的控制信号，并发出执行信号；

[0024] 四、设置无线热点，用以在控制终端和无线控制开关之间传递信号；

[0025] 五、将多个安装在冷却水管上的电动阀门与无线控制开关连接，用于执行无线控制开关的执行信号，实现开合动作，从而控制冷却水管的通断；

[0026] 通过上述的步骤以较高的效率和稳定性实现大体积混凝土冷却通水控制。

[0027] 所述的温度传感器和电动阀门根据冷却水管进行分组，即用于测量该冷却水管附近混凝土温度的温度传感器与该冷却水管上的电动阀门为一组。

[0028] 所述的控制信号为通断控制信号。

[0029] 所述的控制目标温度根据混凝土设计要求的节点温度、降温速率、温度控制时长，以及已有冷却通水经验在控制开始之前人为设定。在控制过程中，又可以依据实际情况进
行调整。

[0030] 本发明提供的一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制系统，通过采用控制目标温度，并以混凝土实测温度作为冷却通水控制的依据，无需另行布置流量传感器，即省去
了对通水流量的监控，直接在混凝土温度和水管的通断之间建立联系。减少了中间环节，系
统简单，稳定性好，控制有效，环境适应性强，设备、人力投入少，降低了控制成本。

[0031] 设置的无线热点可以使控制终端和无线控制开关都可以接入到无线热点，从而实现信号的无线传输，避免长距离，复杂地形下的有线连接，降低系统的维护难度，提高系统
运行的稳定性。

附图说明

[0032] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

[0033] 图1是本发明中装置的整体示意图。

[0034] 图中：混凝土温度采集系统1，控制终端2，无线热点3，无线控制开关4，电动阀门5。

具体实施方式

[0035] 实施例1：

[0036] 如图1中，一种间歇通断式大体积混凝土冷却通水控制装置，包括：

[0037] 混凝土温度采集系统1，即以温度传感器测量混凝土温度；本例中，优化的方案是采用无线遥测的温度传感器，但是在部分工程中也会配置有线的温度传感器，这通常是随
着浇筑施工同时配置的，采用有线方式的温度传感器也是可行的。

[0038] 控制终端2，用于获取混凝土温度采集系统1的温度信号并与设定的控制目标温度进行比较，然后发出控制信号；控制信号通常是控制某个电动阀门5通断的信号，即所述
的控制信号为通断控制信号。当混凝土温度高于控制目标温度时，控制信号使阀门开启，否
则，控制信号使阀门关闭；

[0039] 无线控制开关4，用于接收控制终端2发出的控制信号，并发出执行信号，

[0040] 与无线控制开关4连接的多个电动阀门5，用以接收无线控制开关4的执行信号实现开合动作，所述的电动阀门5安装在冷却水管上。

[0041] 无线热点3，用以在混凝土温度采集系统1、控制终端2和无线控制开关4之间传递信号。

[0042] 实施例2：

[0043] 一种采用实施例1的装置进行冷却通水控制的方法，包括以下步骤：

[0044] 一、布置混凝土温度采集系统1，通过温度传感器获取混凝土温度；所述的温度传感器和电动阀门5根据冷却水管进行分组，即用于测量该冷却水管附近的混凝土温度的温
度传感器与该冷却水管上的电动阀门5为一组。该组内的温度传感器获取的温度数据也仅
用于控制该组的电动阀门5。

[0045] 二、安装控制终端2，用于获取混凝土温度采集系统1的温度信号，并与设定的控制目标温度进行比较，然后发出控制信号，当混凝土温度高于控制目标温度时，控制信号使
阀门开启，否则，控制信号使阀门关闭。所述的控制信号为通断控制信号，即信号仅有两位，
相应的，电动阀门5也仅有两种状态，即开启或关闭状态，由此方法，控制非常简单可靠，尤
其是在环境较为恶劣、通水水质较差的工况下稳定性较高。

[0046] 控制目标温度根据混凝土设计要求的节点温度、降温速率、温度控制时长，以及已有冷却通水经验在控制开始之前人为设定。在控制过程中，又可以依据实际情况进行调整。

[0047] 不同时刻的控制目标温度点组成一条控制目标温度线，该线经过所有温度节点，并在相邻温度节点之间为直线。温度节点则依据设计要求、工程具体情况和冷却通水经验
确定。

[0048] 温度节点的设定举例如表1。

[0049] 根据表1中设定的温度节点，控制目标温度线的方程为（设，t为控温时间，T为控制温度）：

[0050] T=T0+(T1-T0)*(t-t0)/(t1-t0) (t0≤t

[0051] T=T1+(T2-T1)*(t-t1)/(t2-t1) (t1≤t

[0052] T=T2+(T3-T2)*(t-t2)/(t3-t2) (t2≤t

[0053] T=T3+(T4-T3)*(t-t3)/(t4-t3) (t3≤t

[0054] T=T4+(T5-T4)*(t-t4)/(t5-t4) (t4≤t

[0055] T=T5+(T6-T5)*(t-t5)/(t6-t5) (t5≤t≤t6)

[0056] 在控制过程中，如果出现诸如实际温峰与设定值不一致，控温时间由于施工要求需要延长等情况，可以通过修改设定的温度节点，改变控制目标温度线，以满足各类控温需
求。

[0057] 表1混凝土温度控制设计要求及温度节点设定表

[0058]控制时段 设计要求 设计要求 设计要求 温度节点设定 温度节点设定温度节点设定
控制时段 目标温度（℃）降温速率（℃/d）控制时长（d）节点时刻 节点温度 设定说明
一期冷却控温≤28 　 　 t0 T0 混凝土平仓振捣完成后，并开始控温的时间及实测混凝土温度。
一期冷却控温≤28 　 　 t1=t0+3 T1=27℃ 根据经验设定最高温峰出现的时间，比如控温开始后3d，参考设计要求，设定此时的混凝土温度，比如27℃。
一期冷却降温21~23 ≤0.5 ≥21 t2=t0+3+23 T2=22℃ 根据设计要求设定一期降温结束的时间，比如控温开始后3d+23d，设定此时的混凝土温度，比如22℃。
中期冷却降温17~18 ≤0.3 ≥28 t3=t0+3+23+32 T3=17.5℃ 根据设计要求设定中期降温结束的时间，比如控温开始后3d+23d+32d，设定此时的混凝土温度，比如17.5℃。
中期冷却控温　 　 　 t4=t0+3+23+32+15 T4=17.5℃ 根据设计要求或者施工要求设定中期控温结束的时间，比如控温开始后
3d+23d+32d+15d，设定此时的混凝土温度，比如17.5℃。
二期冷却降温12~15 ≤0.3 ≥42 t5=t0+3+23+32+15+45 T5=13.5℃ 根据设计要求设定二期降温结束的时间，比如控温开始后
3d+23d+32d+15d+45d，设定此时的混凝土温度，比如13.5℃。
二期冷却控温　 　 　 T6=t0+3+23+32+15+45+18T6=13.5℃ 根据施工要求设定二期控温结束的时间，比如控温开始后
3d+23d+32d+15d+45d+18d，设定此时的混凝土温度，比如13.5℃。

[0059] 混凝土温度与控制目标温度的比较按一定的时间间隔进行，时间间隔通常为30分钟~6小时。一次控制信号发出后，电动阀门5的通断状态将持续一个时间间隔，直至下
一次控制信号发出。

[0060] 控制终端2内的软件系统。还可以实现对电动阀门5、无线控制开关4、无线热点3及数据传输系统的自动化管理，实现混凝土温度的自动获取和管理，实现控制温度的设定、
自动产生和随时调整，实现实测温度与温度标准的比较和通断指令的产生，实现对控制过
程的记录、可自由查看和人工干预，实现对控制过程的合规性评价。例如：计算、显示控制状
态下混凝土的降温速率，用以指导后续的控温过程。

[0061] 三、布置无线控制开关4，用于接收控制终端2来的控制信号，并发出执行信号；执行信号为直接控制电动阀门5进行动作的信号。例如使电动阀门5开启或关闭。

[0062] 四、设置无线热点3，用以在混凝土温度采集系统1、控制终端2和无线控制开关4之间传递信号；无线热点3实现了信号的无线传输，避免长距离，复杂地形下的有线连接，
降低系统的维护难度，提高系统运行的稳定性。在部分工程中，混凝土温度采集系统1是通
过有线方式与控制终端2连接的，而不需经过无线热点3的信号中转。

[0063] 五、将多个安装在冷却水管上的电动阀门5与无线控制开关4连接，用于执行无线控制开关4的执行信号，实现开合动作，从而控制冷却水管的通断；

[0064] 通过上述的步骤以较高的效率和稳定性实现大体积混凝土冷却通水控制。