大體積混凝土智能通水系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于大體積混凝土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種新型的大體積混凝土智 能通水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 通水冷卻是大體積混凝土溫控防裂的一項(xiàng)主要措施，早期主要采用人工通水的方 式，通水流量、通水水溫和降溫速率不能夠有效保證，換向也主要依靠人工，資料記錄也主 要依靠人工測(cè)量和記錄，工作量巨大，耗時(shí)費(fèi)力。
[0003] 隨著自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)、GPS技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能通 水技術(shù)得以迅速發(fā)展，現(xiàn)有的智能通水系統(tǒng)主要是對(duì)流量的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)模型為通斷式，即 溫度達(dá)到要求后停止通水，溫度超標(biāo)后啟動(dòng)通水，這種通水方式勢(shì)必造成混凝土溫度的不 斷冷激，在水管周邊易于形成微裂縫，且對(duì)于通水水溫只是提出了對(duì)通水水溫的選擇，并沒(méi) 有具體實(shí)現(xiàn)方法，因此，現(xiàn)有智能通水系統(tǒng)無(wú)法精確控制通水流量、通水水溫和通水方向， 有待進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種準(zhǔn)確預(yù)測(cè)下一時(shí)段的 目標(biāo)溫度、自動(dòng)精確地控制下一個(gè)時(shí)段的通水流量、通水水溫和自動(dòng)換向的一種新型的大 體積混凝土智能通水系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：提供一種大體積混凝土智能通水系統(tǒng)，包括：水溫控 制裝置、通水換向裝置、水管流量測(cè)控裝置、測(cè)控裝置，參數(shù)測(cè)量裝置及測(cè)控服務(wù)器；水溫控 制裝置與通水換向裝置連接，通水換向裝置與水管流量測(cè)控裝置連接；水溫控制裝置、通水 換向裝置及水管流量測(cè)控裝置與測(cè)控裝置連接，測(cè)控裝置與參數(shù)測(cè)量裝置及測(cè)控服務(wù)器連 接；參數(shù)測(cè)量裝置用于獲取溫度及水壓信息；水溫控制裝置通過(guò)測(cè)控裝置與測(cè)控服務(wù)器通 信實(shí)時(shí)調(diào)控通水水溫；通水換向裝置通過(guò)測(cè)控裝置與測(cè)控服務(wù)器通信實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)控流向； 水管流量測(cè)控裝置通過(guò)測(cè)控裝置與測(cè)控服務(wù)器通信實(shí)時(shí)對(duì)通水流量進(jìn)行控制。
[0006] 進(jìn)一步，水溫控制裝置采用分層取水控制裝置或冷卻機(jī)組，分層取水控制裝置包 括設(shè)于水源不同深度的多個(gè)取水管路，每個(gè)取水管路設(shè)有用于實(shí)時(shí)測(cè)量水源不同深度溫度 的水源溫度傳感器及用于調(diào)控通水水溫的電磁閥；通水換向裝置布置于主通水管路上，用 于實(shí)時(shí)記錄換向信息并24小時(shí)自動(dòng)調(diào)控流向；通水換向裝置設(shè)有四個(gè)通水管路，分別連 接進(jìn)水口、排水口、進(jìn)口冷卻口及出口冷卻口；分層取水控制裝置通過(guò)輸水管路與進(jìn)水口 連接；水管流量測(cè)控裝置布置于主通水管路上用于實(shí)時(shí)測(cè)量水管水溫及流量并對(duì)通水流 量進(jìn)行控制；參數(shù)測(cè)量裝置包括：布置于壩址處用于實(shí)時(shí)測(cè)量壩址處溫濕度的溫濕度傳感 器，布置于大體積混凝土壩內(nèi)部用于實(shí)時(shí)測(cè)量混凝土內(nèi)部溫度的多個(gè)溫度傳感器；設(shè)于進(jìn) 水口及排水口分別設(shè)有用于實(shí)時(shí)測(cè)量進(jìn)口水溫、出口水溫的進(jìn)口水溫傳感器及出口水溫傳 感器；設(shè)于進(jìn)水口及排水口的水壓傳感器；用于測(cè)量氣溫、地溫、倉(cāng)面溫度的溫度傳感器； 用于測(cè)量太陽(yáng)輻射熱的太陽(yáng)輻射儀；用于測(cè)量溫度梯度的溫度梯度儀；大體積混凝土壩內(nèi) 部設(shè)有通水管，通水管的一端設(shè)于進(jìn)口冷卻口一側(cè)并通過(guò)水管流量測(cè)控裝置與主通水管路 連接，另一端設(shè)于出口冷卻口一側(cè)并與主通水管路連接；測(cè)控裝置與水源溫度傳感器、電磁 閥、通水換向裝置、水管流量測(cè)控裝置、溫濕度傳感器、溫度傳感器、進(jìn)口水溫傳感器、出口 水溫傳感器、水壓傳感器、輻射儀及溫度梯度儀連接；測(cè)控服務(wù)器還連接有用于測(cè)控骨料溫 度、機(jī)口溫度、入倉(cāng)溫度、澆筑溫度的測(cè)試記錄儀；測(cè)控裝置通過(guò)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)或有線傳輸 網(wǎng)絡(luò)與測(cè)控服務(wù)器連接。
[0007] 進(jìn)一步，測(cè)控服務(wù)器通過(guò)下式獲取通水水溫：
[0008]
[0009] 式中，Tw為混凝土的溫度，AT##為外界溫度在水管附近引起的溫度增量，I\(t)為 某時(shí)刻的混凝土平均溫度，％W(t)為某時(shí)刻的絕熱溫升，T。為混凝土初溫，t為時(shí)間；p= k2ga/D2,式中g(shù)為重力加速度，a為水管導(dǎo)溫系數(shù)，D為水管直徑，k2為流量系數(shù)。
[0010] 進(jìn)一步，冷卻機(jī)組包括設(shè)于水源內(nèi)的取水管，冷卻機(jī)組通過(guò)輸水管與進(jìn)水口連接； 冷卻機(jī)組通過(guò)測(cè)控裝置接收測(cè)控服務(wù)器發(fā)送的冷卻指令對(duì)通水水溫進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0011] 進(jìn)一步，通水換向裝置包括四通及換向電磁閥，四通與換向電磁閥連接。
[0012] 進(jìn)一步，大體積混凝土壩內(nèi)部的溫度傳感器的數(shù)量為三個(gè)，分別布置于澆筑塊上 下游方向長(zhǎng)度的1/4、1/2、3/4處。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)對(duì)混凝土通水設(shè)備通水流量、通水水 溫和通水方向的自動(dòng)精準(zhǔn)控制，可實(shí)現(xiàn)混凝土內(nèi)部溫度的可控，使得混凝土內(nèi)部溫度按照 理想化溫度進(jìn)行控制。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1示出了本發(fā)明大體積混凝土智能通水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015] 圖2示出了本發(fā)明大體積混凝土智能通水系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 圖3示出了本發(fā)明大體積混凝土智能通水系統(tǒng)第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面通過(guò)具體的實(shí)施例子并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0018] 下面結(jié)合具體實(shí)例和說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019] 參圖1及圖3所示，圖1示出了本發(fā)明大體積混凝土智能通水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖 2示出了本發(fā)明大體積混凝土智能通水系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了本發(fā) 明大體積混凝土智能通水系統(tǒng)第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 本實(shí)施例提供了一種大體積混凝土智能通水系統(tǒng)，包括：水溫控制裝置10、通水 換向裝置20、水管流量測(cè)控裝置30、測(cè)控裝置40 (裝于配電箱內(nèi)，配電箱裝于壩址附近的分 控站中），參數(shù)測(cè)量裝置50及測(cè)控服務(wù)器60 ;水溫控制裝置10與通水換向裝置20連接， 通水換向裝置20與水管流量測(cè)控裝置30連接；水溫控制裝置10、通水換向裝置20及水管 流量測(cè)控裝置30與測(cè)控裝置40連接，測(cè)控裝置40與參數(shù)測(cè)量裝置50及測(cè)控服務(wù)器60連 接；參數(shù)測(cè)量裝置50用于獲取溫度及水壓信息；水溫控制裝置10通過(guò)測(cè)控裝置40與測(cè)控 服務(wù)器60通信實(shí)時(shí)調(diào)控通水水溫；通水換向裝置20通過(guò)測(cè)控裝置40與測(cè)控服務(wù)器60通 信實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)控流向；水管流量測(cè)控裝置30通過(guò)測(cè)控裝置40與測(cè)控服務(wù)器60通信實(shí)時(shí)對(duì) 通水流量進(jìn)行控制。
[0021] 本實(shí)施例提供的智能通水系統(tǒng)通過(guò)對(duì)混凝土通水設(shè)備通水流量、通水水溫和通水 方向的自動(dòng)精準(zhǔn)控制，可實(shí)現(xiàn)混凝土內(nèi)部溫度的可控，使得混凝土內(nèi)部溫度按照理想化溫 度進(jìn)行控制。
[0022] 在本實(shí)施例中，水溫控制裝置10采用分層取水控制裝置11或冷卻機(jī)組12,分層取 水控制裝置包括設(shè)于水源70不同深度的多個(gè)取水管路，每個(gè)取水管路設(shè)有用于實(shí)時(shí)測(cè)量 水源溫度的水源溫度傳感器111及用于調(diào)控通水水溫的電磁閥112。當(dāng)采用水庫(kù)分層取水 時(shí)，布置水庫(kù)不同深度的管路（深度不同水溫不同），管路上安裝電磁閥，通過(guò)調(diào)整電磁閥 實(shí)現(xiàn)水溫的調(diào)節(jié)，若需要的流量大于供水最大流量時(shí)，則取供水最大流量，計(jì)算所需水溫， 通過(guò)電磁閥112調(diào)控通水水溫。
[0023] 通水換向裝置20布置于主通水管路80上，用于實(shí)時(shí)記錄換向信息并24小時(shí)自動(dòng) 調(diào)控流向；通水換向裝置20設(shè)有四個(gè)通水管路，分別連接進(jìn)水口 21、排水口 22、進(jìn)口冷卻口 23及出口冷卻口 24 ;分層取水控制裝置通過(guò)輸水管路113與進(jìn)水口 21連接。
[0024] 水管流量測(cè)控裝置30布置于主通水管路80上用于實(shí)時(shí)測(cè)量水管水溫及流量并對(duì) 通水流量進(jìn)行控制；
[0025] 參數(shù)測(cè)量裝置50包括：布置于壩址處用于實(shí)時(shí)測(cè)量壩址處溫濕度的溫濕度傳感 器，布置于大體積混凝土壩90內(nèi)部用于實(shí)時(shí)測(cè)量混凝土內(nèi)部溫度的多個(gè)溫度傳感器51 ;設(shè) 于進(jìn)水口 21及排水口 22分別設(shè)有用于實(shí)時(shí)測(cè)量進(jìn)口水溫、出口水溫的進(jìn)口水溫傳感器52 及出口水溫傳感器53 ;設(shè)于進(jìn)水口 21及排水口 22的水壓傳感器；用于測(cè)量氣溫、地溫、倉(cāng) 面溫度的溫度傳感器；用于測(cè)量太陽(yáng)輻射熱的太陽(yáng)輻射儀；用于測(cè)量溫度梯度的溫度梯度 儀；
[0026] 大體積混凝土壩90內(nèi)部設(shè)有通水管91，通水管91的一端設(shè)于進(jìn)口冷卻口 23 -側(cè) 并通過(guò)水管流量測(cè)控裝置30與主通水管路80連接，另一端設(shè)于出口冷卻口 24 -側(cè)并與主 通水管路80連接。
[0027] 測(cè)控裝置40與水源溫度傳感器111、電磁閥112、通水換向裝置20、水管流量測(cè) 控裝置30、溫濕度傳感器、溫度傳感器、進(jìn)口水溫傳感器52、出口水溫傳感器53、水壓傳感 器、太陽(yáng)輻射儀及溫度梯度儀連接；測(cè)控服務(wù)器60還連接有用于測(cè)控骨料溫度、機(jī)口溫度、 入倉(cāng)溫度、澆筑溫度的測(cè)試記錄儀，測(cè)試記錄儀通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與測(cè)控服務(wù)器連接實(shí)時(shí)測(cè)量 骨料溫度、機(jī)口溫度、入倉(cāng)溫度和澆筑溫度；測(cè)控裝置40通過(guò)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)或有線傳輸網(wǎng) 絡(luò)與測(cè)控服務(wù)器60連接。本實(shí)施例的總控室可設(shè)在機(jī)房?jī)?nèi)，測(cè)控服務(wù)器60可布置于總控 室內(nèi)，服務(wù)器中安裝有實(shí)時(shí)采集程序與調(diào)控程序，在施工現(xiàn)場(chǎng)布置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（WIFI、ZIGBEE 等）或有線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)總控室與施工現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)設(shè)備的實(shí)時(shí)通訊，實(shí)時(shí)采集與調(diào)控程序每天 根據(jù)采集的信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算（流量、流向、水溫），服務(wù)器根據(jù)計(jì)算量自動(dòng)將通水流量、流 向及水溫下發(fā)給相關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)調(diào)控，調(diào)控完成后，設(shè)備自動(dòng)返回通水正常與不 正常的相關(guān)預(yù)警信息，施工人員可根據(jù)軟件的預(yù)警信息進(jìn)行相關(guān)