一种混凝土冷却系统及其冷却控制方法与流程

本发明涉及建筑混凝土浇筑领域，特别涉及一种混凝土冷却系统及其冷却控制方法。

背景技术：

1、大体积混凝土在浇筑后，由于其内部水泥水化后产生大量的热量，且热量不易散发，使得混凝土内部温度升高，而外露表面热量易散发，必然造成混凝土里表的温差。当混凝土的里表温差过大时，就会产生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比，温差越大，温度应力也越大。当混凝土的抗拉强度小于温度应力时，便会产生温度裂缝。采用混凝土冷却水进行大体积混凝土降温的目的就是减小温差，减少温度应力。

2、目前采用较多的冷却控制方法就是人工降温系统或普通自动降温系统；

3、其中，人工降温系统，在待浇筑的大体积混凝土内部预埋冷却水管，通过人工测量混凝土测试点的温度，人工进行冷却水循环调温，实现混凝土内部降温。这种情况下，现场混凝土降温系统，采取人工测温，测温时需要大范围掀开保温措施，造成冷热干湿剧变，无法根据混凝土的内外温差自动判别是否需要降温。

4、普通自动降温系统，通常是要么采用集中地点供电、集中地点采集现场数据，通过延长温度传感器的数据线实现数据采集；要么采用分散地点供电、分散地点采集现场数据，通过可充电的锂电池给4g网关等设备供电实现数据采集；要么测温数据和混凝土冷却系统没有关联，只是将测温数据用于指导现场冷却水循环的控制。这种情况下，现场混凝土降温系统，虽然采取自动测温，但是存在测温系统可靠性低、成本费用高、系统响应速度慢，达不到冷却所需效果的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种更智能、稳定、高效、节能的、控制更精准的混凝土冷却系统及其冷却控制方法。

2、本发明的目的是这样实现的：一种混凝土冷却系统，包括混凝土测温装置，上述混凝土测温装置包括若干混凝土测温单元；混凝土冷却装置，上述混凝土冷却装置包括冷却水循环管路、冷却水集水箱；上述冷却水集水箱与冷却水循环管路连接；冷却水双重供水装置，上述冷却水双重供水装置包括地下水供水装置、自来水供水装置；上述地下水供水装置、自来水供水装置均与冷却水集水箱相连接；网关一体机，上述网关一体机有若干个，分别与混凝土测温装置、混凝土冷却装置、冷却水双重供水装置连接；监控平台，上述监控平台与若干网关一体机相连接；上述监控平台内置混凝土降温控制系统，上述混凝土降温控制系统包括冷却水循环动态数据库、冷却水负荷预测与调控模块、冷却水循环监控与分析模块、混凝土温度测试与分析模块；上述冷却水负荷预测与调控模块分别与冷却水循环动态数据库、冷却水循环监控与分析模块、混凝土温度测试与分析模块连接。

3、进一步地，上述混凝土测温单元包括护套管，上述护套管上设有若干均匀分布的布线孔；测温线，上述测温线有若干个，分别插装在相应布线孔中；每个上述测温线均包括线缆本体、探头、探头固定座，上述探头固定座由橡胶制成。

4、进一步地，上述冷却水集水箱上设有冷却水进水管、冷却水回水管、地下水回水管、地下水供水管、自来水供水管，其中上述冷却水进水管的内侧端连接有变频水泵，上述变频水泵连接有变频器；上述地下水供水装置也包括变频水泵、变频器、地下水沉淀装置，上述地下水沉淀装置包括泥沙沉淀桶、搅拌装置，上述泥沙沉淀桶上设有进水管、出水管、排污管，上述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌杆；上述自来水供水装置也包括变频水泵、变频器。

5、进一步地，上述网关一体机包括arm微处理器、4g模块、人机交互电路、复位电路、检测电路、sdram模块、wifi模块、串口电路、网络接口、控制电路、dc-dc模块、太阳能供电模块；上述arm微处理器分别与4g模块、人机交互电路、复位电路、检测电路、sdram模块、wifi模块、串口电路、网络接口、控制电路、dc-dc模块、太阳能供电模块连接；上述太阳能供电模块还与dc-dc模块连接。上述太阳能供电模块包括电池、太阳能电池板、稳压器；上述arm微处理器还分别与电池、太阳能电池板、稳压器连接；上述稳压器还与dc-dc模块连接，另外还外接12v电源；上述4g模块外接4g天线。

6、该冷却控制方法包括

7、步骤一:混凝土温度测试与分析模块进行混凝土温度初始测试，冷却水循环监控与分析模块进行冷却水循环初始监测，并将所得数据传输给冷却水负荷预测与调控模块；

8、步骤二:冷却水负荷预测与调控模块调取冷却水循环动态数据库初始值，并结合混凝土温度测试与分析模块、冷却水循环监控与分析模块所传输的数据，进行冷却水负荷预测，而后据此生成冷却水负荷调控命令；

9、步骤三:冷却水负荷预测与调控模块将冷却水负荷调控命令发送给冷却水循环监控与分析模块，冷却水循环监控与分析模块据此进行冷却水循环控制；

10、步骤四:在完成冷却水循环控制后，混凝土温度测试与分析模块进行混凝土温度循环测试分析，冷却水循环监控与分析模块进行冷却水循环监测分析，并将所得数据传输给冷却水负荷预测与调控模块；

11、步骤五：冷却水负荷预测与调控模块将混凝土温度测试与分析模块、冷却水循环监控与分析模块所提供的数据实时更新反馈给冷却水循环动态数据库进行冷却水循环动态数据库修正值的修正更新；同时进行混凝土冷却效果分析，若分析正常，则生成新的冷却水负荷调控命令，并转入步骤三，直至达到混凝土冷却效果；若分析异常，则进行故障警告。

12、进一步地，上述冷却水循环动态数据库需进行冷却水循环动态数据库初始值的提供、冷却水循环动态数据库修正值的修正；上述冷却水循环动态数据库初始值包括现场施工季节、大气环境温度、混凝土配合比、混凝土龄期、一次浇筑方量、浇筑顺序、冷却水流量、冷却水负荷参数；上述冷却水循环动态数据库修正值包括混凝土冷却装置、冷却水双重供水装置中阀门及变频器控制数据，地下水与自来水、冷却水的温度、流量测试参数、大气环境温度、混凝土浇筑体表面及中间温度、混凝土龄期以及故障数据参数。

13、进一步地，上述混凝土温度测试与分析模块需进行混凝土温度初始测试、混凝土温度循环测试分析；上述混凝土温度初始测试具体进行现场施工季节、大气环境温度、混凝土浇筑体表面温度与中间的温度、相应网关一体机电源电压的测试；上述混凝土温度循环测试分析具体进行大气环境温度、混凝土浇筑体表面温度、中间的温度、相应网关一体机电源电压的测试分析。

14、进一步地，上述冷却水循环监控与分析模块需进行冷却水循环初始监测、冷却水循环控制、冷却水循环监测分析；上述冷却水循环初始监测具体监测电地下水电动阀、自来水积分阀、冷却水电动阀、地下水变频器、自来水变频器、冷却水变频器的工作参数，地下水、自来水的温度及流量，以及冷却水集水箱出水温度及流量、冷却水集水箱回水温度及流量，以及相应网关一体机的电源电压；上述冷却水循环控制具体控制地下水电动阀、自来水积分阀、冷却水电动阀、地下水变频器、自来水变频器、冷却水变频器；上述冷却水循环监测分析具体进行电地下水电动阀、自来水积分阀、冷却水电动阀、地下水变频器、自来水变频器、冷却水变频器的工作参数，地下水、自来水的温度及流量，以及冷却水集水箱出水温度及流量、冷却水集水箱回水温度及流量，以及相应网关一体机的电源电压的监测分析。

15、进一步地，上述冷却水负荷预测与调控模块需进行冷却水负荷预测、冷却水负荷调控命令的生成、混凝土冷却效果分析、故障警告；上述冷却水负荷预测具体预测冷却水循环冷却负荷、冷却水循环流量、出水温度，地下水与自来水的各自需求量；上述冷却水负荷调控命令具体调控地下水与自来水的用量、冷却水流量、冷却水出水温度，地下水流量、自来水流量；上述混凝土冷却效果分析具体分析混凝土浇筑体入模温度、混凝土中间最高温度、混凝土中间最高温度与表层温度之差、混凝土表面温度与大气温度之差、混凝土降温速率。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明所提供的混凝土冷却系统及其冷却控制方法更智能、稳定、高效、节能的、控制更精准；

17、具体的：

18、1、综合性价比高：采用具有护套管的混凝土测温单元、太阳能供电的网关一体机，现场测温线只有预埋在混凝土里的长度，网关一体机可以回收利用，设备成本和人工成本极大减低，综合成本低；

19、2、安全可靠性高：采用具有护套管的混凝土测温单元，测温线能够得到保护；采用太阳能供电，没有了测温线的延长线，测温线探头和网关一体机不会因为测温线延长线的破坏而断电，温度采集数据安全可靠，数据传输通道能够得到保障，系统安全性能大大提高；

20、3、安装复杂度低：采用具有标准长度护套管的混凝土测温单元,可以在实验室完成测温线的安装,现场只要随着钢筋绑扎的高度,将标准长度的护套管进行对接即可，减少了测温线探头到有固定电源采集器处的传输线的铺设与固定,现场安装复杂度降低；

21、4、设计调试方便：采用无线测温与冷却水双重供水装置,所有温度测试点都有网关一体机,采集程序和网关配置程序都相同,形成完全标准统一的模块，后期针对不同项目，只是配置响应的参数而已；基于冷却水循环动态数据库的混凝土冷却系统，混凝土内部温度升高的历史数据、冷却水冷却温度数据、混凝土温升与温度应力的关系曲线，对于相同抗拉强度的混凝土的浇筑不同项目都是通用的，而且随着完成项目的增多，调试难度会逐渐减少；

22、5、模块制作，进度保障：混凝土测温单元采用标准件，可以在工厂事先进行装配，到现场组装；网关一体机属于成品，可以工厂生产，现场安装；模块化生产，工厂完成产品调试，质量和进度有保障，减少现场调试工作量，现场进度能够得到保障；现场条件具备时，可以和钢筋施工同步进行，避免了智能化施工滞后的问题；

23、6、响应及时，控温高效：采集冷却水集水箱冷却水回水管温度、流量，以及测试点温度数据，根据冷却水循环动态数据库，通过控制地下水回路中变频水泵变频器频率、自来水管路的积分阀开度，完成冷却水集水箱温度动态设置，在满足混凝土降温要求的前提下，利用冷却水循环动态数据库的历史数据、参考现场采集的实时温度数据，得出冷却水集水箱的适宜温度，能够确保混凝土冷却系统实时满足减小温差,减少温度应力，同时达到节能、节水的效果；

24、7、节水施工，定额用水：采用冷却水双重供水装置，优先使用非传统水资源，因为在夏季，地下水温度与环境温度相比，较低，冷却效果显著。混凝土冷却系统优先使用地下水，自来水只是用于调节冷却水集水箱的出水温度，尽量不使用市政自来水，满足施工中非传统水源和循环水的再利用量大于30％的要求。

25、8、节能环保，降温显著：地下水采取沉淀处理，去除地下水中的泥沙等杂质，防止堵塞冷却水循环管路，能够提高冷却效果。根据混凝土动态温度的趋势曲线和动态数据库，综合计算冷却水集水箱的平衡温度，快速完成冷却水集水箱温度的动态设置，能够满足大体积混凝土浇筑时混凝土冷却系统冷却温度的实时性要求，降温显著。