>[0028] 在本实施例中，冷却机组包括设于水源70内的取水管121，冷却机组通过输水管 122与进水口 21连接，通过测控装置40接收测控服务器60发送的冷却指令进行通水水温 的自动调节。
[0029] 在本实施例中，通水换向装置20包括四通25及换向电磁阀26,四通25与换向电 磁阀26连接，通过测控装置40接受测控服务器60发送的换向指令进行通水方向的24小 时自动调节。
[0030] 在本实施实例中，水管流量测控装置30接受测控服务器60发送的冷却所需流量 实现通水流量的自动调节。
[0031] 在本实施例中，大体积混凝土坝90内部的温度传感器51的数量为三个，取三支温 度传感器51的平均值，实时测量混凝土内部温度。
[0032] 本实施例的采集程序与调控程序通过建立混凝土智能通水冷却参数预测模型实 现，具体包括：
[0033] (1)流量的控制：
[0034] 该模型的主要功能是根据理想温度过程线已知降温目标的条件下预测通水水温 和流量。该模型需考虑绝热温升、温度梯度及降温速率等多种因素。
[0035] 考虑外表绝热的混凝土圆柱体，直径为D，长度为L，混凝土初温为T。，初始进口水 温为Tw，绝热温升为0 (t) = 0。以〇,在绝热温升和水管冷却的共同作用下，混凝土平均 温度为：
[0036] (t) =Tw+ (T0_TW)ept+ 0 0W⑴ +AT外界（1)
[0037] 其中t为时间，(t)为某时刻的混凝土平均温度，0。屯（t)为某时刻的绝热温升， 外界温度在水管附近引起的温度增量为A ，混凝土的温度为Tw，混凝土初温为T。，绝热 温升为Q〇f(T)，进口水温为Tw，
[0038] p=p2=k2ga/D2 (2)
[0039] 式中g为重力加速度，a为水管导温系数，D为水管直径；
[0040] k2= 2. 09-1. 35 | +0? 320 1 2 (3)
[0041 ]
[0042]
[0043] 式中：= (2/;r)f';d/为误差函数，h水管至混凝土表面的距离，a为导温系 数，j为序号1，2, 3, 4……，\为时间，At为t_刻微小的时间增量；
[0044] 式中"Tia)-!；)<At，At为要求混凝土降温速率，根据计算确定，一冷不大于 0. 5°C/天，中冷及二冷阶段不大于0. 3°C/天；
[0045] 已知At，AT外界，I\(t)，可求出|，则通过I= ^-― (6)
[0046] 式中qw为通水流量，A为沿程损失系数，L为管长，cw为水的比热，P"为水的密 度；I为流量系数；求出预测通水冷却流量。
[0047] ⑵水温的控制：
[0048] 若求出的通水流量大于最大通水流量，则需要通过调整通水水温进行调
[0049] 节，取现场设备的最大通水流量为qw，则由⑴式求出通水水温：
[0050]
[0051] 式中，Tw为混凝土的温度，AT##为外界温度在水管附近引起的温度增量，I\(t)为 某时刻的混凝土平均温度，％W(t)为某时刻的绝热温升，T。为混凝土初温，t为时间；p= k2ga/D2,式中g为重力加速度，a为水管导温系数，D为水管直径，k2为与|相关的流量系 数。
[0052] (3)流向的控制：
[0053] 通过自动换向装置实现通水流向的24小时系统自动调节。
[0054] 该模型通过获取19种测量值作为流量、水温计算的依据，此19种测量要素分别 为：气温、地温、仓面温度、仓面湿度、太阳辐射热、骨料温度、机口温度、入仓温度、浇筑温 度、温度梯度、最高温度、进口水温、出口水温、通水流量、水管压差、一冷温度、中冷温度、二 冷温度、降温速率。该流量水温预测模型不仅综合考虑了上述19种测量因子，同时计算考 虑了上下层温差、相邻混凝土传热、绝热温升等因子，为数值仿真模型，而非通断式模型，实 现了通水流量、通水水温和通水方向的自动精准控制。
[0055] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具 体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的 等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。
[0056] 对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而 且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新 型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新 型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含 义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
【主权项】
1. 一种大体积混凝土智能通水系统，其特征在于，包括：水温控制装置、通水换向装 置、水管流量测控装置、测控装置，参数测量装置及测控服务器；所述水温控制装置与所述 通水换向装置连接，所述通水换向装置与所述水管流量测控装置连接；所述水温控制装置、 通水换向装置及水管流量测控装置与所述测控装置连接，所述测控装置与所述参数测量装 置及测控服务器连接；所述参数测量装置用于获取温度及水压信息；所述水温控制装置通 过所述测控装置与所述测控服务器通信实时调控通水水温；所述通水换向装置通过所述测 控装置与所述测控服务器通信实时自动调控流向；所述水管流量测控装置通过所述测控装 置与所述测控服务器通信实时对通水流量进行控制。2. 根据权利要求1所述的大体积混凝土智能通水系统，其特征在于，所述水温控制装 置采用分层取水控制装置或冷却机组，所述分层取水控制装置包括设于水源不同深度的多 个取水管路，每个取水管路设有用于实时测量水源温度的水源温度传感器及用于调控通水 水温的电磁阀； 所述通水换向装置布置于主通水管路上，用于实时记录换向信息并24小时自动调控 流向；所述通水换向装置设有四个通水管路，分别连接进水口、排水口、进口冷却口及出口 冷却口；所述分层取水控制装置通过输水管路与所述进水口连接； 所述水管流量测控装置布置于主通水管路上用于实时测量水管水温及流量并对通水 流量进行控制； 所述参数测量装置包括：布置于坝址处用于实时测量坝址处温湿度的温湿度传感器， 布置于大体积混凝土坝内部用于实时测量混凝土内部温度的多个温度传感器；设于所述进 水口及排水口分别设有用于实时测量进口水温、出口水温的进口水温传感器及出口水温传 感器；设于所述进水口及排水口的水压传感器；用于测量气温、地温、仓面温度的温度传感 器；用于测量太阳辐射热的太阳辐射仪；用于测量温度梯度的温度梯度仪；大体积混凝土 坝内部设有通水管，所述通水管的一端设于所述进口冷却口一侧并通过所述水管流量测控 装置与主通水管路连接，另一端设于出口冷却口一侧并与主通水管路连接； 所述测控装置与所述水源温度传感器、电磁阀、通水换向装置、水管流量测控装置、温 湿度传感器、温度传感器、进口水温传感器、出口水温传感器、水压传感器、辐射仪及温度梯 度仪连接； 所述测控服务器还连接有用于测控骨料温度、机口温度、入仓温度、浇筑温度的测试记 录仪； 所述测控装置通过无线传输网络或有线传输网络与所述测控服务器连接。3. 根据权利要求2所述的大体积混凝土智能通水系统，其特征在于，所述测控服务器 通过下式获取通水水温：式中，Tw为混凝土的温度，Δ 为外界温度在水管附近引起的温度增量，T1⑴为某 时刻的混凝土平均温度，Θ。屯（t)为某时刻的绝热温升，T。为混凝土初温，t为时间；p = k2ga/D2,式中g为重力加速度，a为水管导温系数，D为水管直径，k2为流量系数。4. 根据权利要求2所述的大体积混凝土智能通水系统，其特征在于，所述冷却机组包 括设于水源内的取水管，所述冷却机组通过输水管与所述进水口连接；所述冷却机组通过 所述测控装置接收所述测控服务器发送的冷却指令对通水水温进行自动调节。5. 根据权利要求2或4所述的大体积混凝土智能通水系统，其特征在于，所述通水换向 装置包括四通及换向电磁阀，所述四通与换向电磁阀连接。6. 根据权利要求2所述的大体积混凝土智能通水系统，其特征在于，所述大体积混凝 土坝内部的温度传感器的数量为三个，分别布置于浇筑块上下游方向长度的1/4 ;1/2 ;3/4 处。
【专利摘要】本实用新型属于大体积混凝土工程技术领域，具体地涉及一种新型的大体积混凝土智能通水系统，包括：水温控制装置、通水换向装置、水管流量测控装置、测控装置，参数测量装置及测控服务器；所述水温控制装置与所述通水换向装置连接，所述通水换向装置与所述水管流量测控装置连接；所述水温控制装置、通水换向装置及水管流量测控装置与所述测控装置连接，所述测控装置与所述参数测量装置及测控服务器连接。本实用新型通过对混凝土通水设备通水流量、通水水温和通水方向的自动精准控制，可实现混凝土内部温度的可控，使得混凝土内部温度按照理想化温度进行控制。
【IPC分类】E04G21/02, E02D33/00, E02D15/02
【公开号】CN204899225
【申请号】CN201520594640
【发明人】刘毅, 李松辉, 张国新, 张磊, 刘有志, 黄涛, 王振红
【申请人】中国水利水电科学研究院
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月7日