专利名称：混凝土坝温控防裂智能监控系统和方法
混凝土坝温控防裂智能监控系统和方法技术领域
本发明属于水利水电工程的技术领域，具体地涉及一种混凝土坝温控防裂智能监控系统，还提供了利用该混凝土坝温控防裂智能监控系统的方法。
背景技术：
大体积混凝土被广泛应用于水利水电、西电东送和交通能基础设施建设中，特别是混凝土坝更被广泛应用，但是大体积混凝土裂缝问题长期困扰着工程建设者，尤其是“无坝不裂”的现象一直在工程界存在。混凝土坝属重大水利工程，一旦结构产生裂缝，出现安全问题，后果严重，影响非常巨大，因此混凝土坝裂缝防止应以预防为主。
随着科学技术的发展，目前混凝土坝的建设过程中都埋设了大量的温控信息采集仪器，确保出机口温度、浇筑温度、通水冷却信息和混凝土内部温度等数据实时进入数据库进行统一管理，实现了温控信息的可视化；根据实时采集的温控监测资料，对大坝的温控措施落实情况和实施效果进行初步评估，掌握混凝土大坝的基本状态，但这需要专业水平较高的温控科研人员，且提供现场跟踪科研服务，实时掌握大坝温控情况，方能根据大坝实际情况对与设计条件有较大差别的温控措施进行调整、修正和风险评估，这在一定程度上限制了大坝的快速施工，满足不了目前施工和环境条件复杂的我国高坝建设需要。发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供一种能够加快混凝土坝的施工进程、满足复杂的施工和环境条件的混凝土坝温控防裂智能监控系统。
本发明的技术解决方案是:这种混凝土坝温控防裂智能监控系统，包括依次连接的混凝土温控信息采集单元、混凝土温控信息控制与温控实施评估单元、混凝土温度应力仿真分析与反分析单元、混凝土开裂风险实时预警单元、混凝土温控防裂反馈及自动干预单元，通过混凝土温控信息采集单元实时采集混凝土坝的温控监测数据信息，由混凝土温控信息控制与温控实施评估单元对温控监测数据信息进行存储、控制、共享和评估，再经过混凝土温度应力仿真分析与反分析单元计算，并结合混凝土开裂风险实时预警单元的混凝土开裂风险实时预警信息，通过混凝土温控防裂反馈及自动干预单元对现场温控措施进行干预、修正和调整。
还提供了利用该混凝土坝温控防裂智能监控系统的方法，包括以下步骤:
(I)根据施工与监测信息的需求，通过混凝土温控信息采集单元收集温控监测数据信息；
(2)根据现场施工质量控制的要求，通过混凝土温控信息控制与温控实施评估单元管理和共享温控监测数据信息，实现大坝数字化，并依据温控设计要求对温控实时情况进行初步评估；
(3)依据现场实际情况，通过混凝土温度应力仿真分析与反分析单元进行混凝土温度场和应力场的仿真分析及反分析，掌握目前温控条件下的混凝土温度和应力情况，同时根据施工浇筑计划进行温度场和温度应力的分析与预测，为开裂风险预警和施工决策奠定基础；
(4)根据实时温控监测数据信息和仿真分析结果确定开裂风险，通过混凝土开裂风险实时预警单元对混凝土开裂风险进行实时预警；
(5)基于实时温控监测数据信息、仿真分析结果和预警信息，通过混凝土温控防裂反馈及自动干预单元计算所需的通水水温和流量。
由于采用混凝土温控信息采集单元能实时掌握温控监测数据信息，确保了出机口温度、浇筑温度、混凝土内部温度和通水流量及温度等数据的及时性和准确性，为温控实施效果评估奠定了基础；混凝土温度应力仿真分析与反分析单元让工程建设者既可以掌握混凝土坝的当前温度和应力状况，也可以预测混凝土的温度和应力；混凝土开裂风险实时预警单元可以对混凝土坝的各个部位的开裂风险进行预测预警，包括最高温度、降温幅度、降温速率、基础温差和内外温差等信息，适用范围广；混凝土温控防裂反馈及自动干预单元及时准确地根据混凝土坝实际情况对温控措施进行修正、调整，省时省力；从而能够加快混凝土坝的施工进程、满足复杂的施工和环境条件。
图1为本发明的混凝土坝温控防裂智能监控系统的结构示意图2为本发明的混凝土温控信息采集单元的结构示意图3为本发明的混凝土温控防裂反馈及自动干预单元的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，这种混凝土坝温控防裂智能监控系统，包括依次连接的混凝土温控信息采集单元(图中称为混凝土温控信息采集系统)、混凝土温控信息控制与温控实施评估单元、混凝土温度应力仿真分析与反分析单元、混凝土开裂风险实时预警单元、混凝土温控防裂反馈及自动干预单元，通过混凝土温控信息采集单元实时采集混凝土坝的温控监测数据信息，由混凝土温控信息控制与温控实施评估单元对温控监测数据信息进行存储、控制、共享和评估，再经过混凝土温度应力仿真分析与反分析单元计算，并结合混凝土开裂风险实时预警单元的混凝土开裂风险实时预警信息，通过混凝土温控防裂反馈及自动干预单元对现场温控措施进行干预、修正和调整。
优选地，如图2所示，混凝土温控信息采集单元包括温度传感器、数据传输电缆、温度测试记录仪、无线通讯装置、电源及防水保护部件。
优选地，混凝土温控信息控制与温控实施评估单元包括现场无线传输基站、有线网络、服务器。
优选地，混凝土坝温控防裂智能监控系统还包括自动控制通水子系统。
还提供了利用该混凝土坝温控防裂智能监控系统的方法，包括以下步骤:
(I)根据施工与监测信息的需求，通过混凝土温控信息采集单元收集温控监测数据信息；
(2)根据现场施工质量控制的要求，通过混凝土温控信息控制与温控实施评估单元管理和共享温控监测数据信息，实现大坝数字化，并依据温控设计要求对温控实时情况进行初步评估；
(3)依据现场实际情况，通过混凝土温度应力仿真分析与反分析单元进行混凝土温度场和应力场的仿真分析及反分析，掌握目前温控条件下的混凝土温度和应力情况，同时根据施工浇筑计划进行温度场和温度应力的分析与预测，为开裂风险预警和施工决策奠定基础；
(4)根据实时温控监测数据信息和仿真分析结果确定开裂风险，通过混凝土开裂风险实时预警单元对混凝土开裂风险进行实时预警；
(5)基于实时温控监测数据信息、仿真分析结果和预警信息，通过混凝土温控防裂反馈及自动干预单元计算所需的通水水温和流量。
优选地，该方法还包括以下步骤:
(6)通过自动控制通水子系统进行智能通水，从而对现场温控措施进行干预、修正和调整。
由于采用混凝土温控信息采集单元能实时掌握温控监测数据信息，确保了出机口温度、浇筑温度、混凝土内部温度和通水流量及温度等数据的及时性和准确性，为温控实施效果评估奠定了基础；混凝土温度应力仿真分析与反分析单元让工程建设者既可以掌握混凝土坝的当前温度和应力状况，也可以预测混凝土的温度和应力；混凝土开裂风险实时预警单元可以对混凝土坝的各个部位的开裂风险进行预测预警，包括最高温度、降温幅度、降温速率、基础温差和内外温差等信息，适用范围广；混凝土温控防裂反馈及自动干预单元及时准确地根据混凝土坝实际情况对温控措施进行修正、调整，省时省力；从而能够加快混凝土坝的施工进程、满足复杂的施工和环境条件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.混凝土坝温控防裂智能监控系统，其特征在于:其包括依次连接的混凝土温控信息采集单元、混凝土温控信息控制与温控实施评估单元、混凝土温度应力仿真分析与反分析单元、混凝土开裂风险实时预警单元、混凝土温控防裂反馈及自动干预单元，通过混凝土温控信息采集单元实时采集混凝土坝的温控监测数据信息，由混凝土温控信息控制与温控实施评估单元对温控监测数据信息进行存储、控制、共享和评估，再经过混凝土温度应力仿真分析与反分析单元计算，并结合混凝土开裂风险实时预警单元的混凝土开裂风险实时预警信息，通过混凝土温控防裂反馈及自动干预单元对现场温控措施进行干预、修正和调整。
2.根据权利要求1所述的混凝土坝温控防裂智能监控系统，其特征在于:混凝土温控信息采集单元包括温度传感器、数据传输电缆、温度测试记录仪、无线通讯装置、电源及防水保护部件。
3.根据权利要求2所述的混凝土坝温控防裂智能监控系统，其特征在于:混凝土温控信息控制与温控实施评估单元包括现场无线传输基站、有线网络、服务器。
4.根据权利要求1所述的混凝土坝温控防裂智能监控系统，其特征在于:混凝土坝温控防裂智能监控系统还包括自动控制通水子系统。
5.利用根据权利要求1所述的混凝土坝温控防裂智能监控系统的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)根据施工与监测信息的需求，通过混凝土温控信息采集单元收集温控监测数据信息； (2)根据现场施工质量控制的要求，通过混凝土温控信息控制与温控实施评估单元管理和共享温控监测数据信息，实现大坝数字化，并依据温控设计要求对温控实时情况进行初步评估； (3)依据现场实际情况，通过混凝土温度应力仿真分析与反分析单元进行混凝土温度场和应力场的仿真分析及反分析，掌握目前温控条件下的混凝土温度和应力情况，同时根据施工浇筑计划进行温度场和温度应力的分析与预测，为开裂风险预警和施工决策奠定基础； (4)根据实时温控监测数据信息和仿真分析结果确定开裂风险，通过混凝土开裂风险实时预警单元对混凝土开裂风险进行实时预警； (5)基于实时温控监测数据信息、仿真分析结果和预警信息，通过混凝土温控防裂反馈及自动干预单元计算所需的通水水温和流量。
6.根据权利要求5所 述的方法，其特征在于:还包括以下步骤: (6)通过自动控制通水子系统进行智能通水，从而对现场温控措施进行干预、修正和调難iF.0
全文摘要
本发明公开一种加快混凝土坝的施工进程、满足复杂的施工和环境条件的混凝土坝温控防裂智能监控系统，包括依次连接的混凝土温控信息采集单元、混凝土温控信息控制与温控实施评估单元、混凝土温度应力仿真分析与反分析单元、混凝土开裂风险实时预警单元、混凝土温控防裂反馈及自动干预单元，通过混凝土温控信息采集单元实时采集温控监测数据信息，由混凝土温控信息控制与温控实施评估单元对温控监测数据信息进行存储、控制、共享和评估，经混凝土温度应力仿真分析与反分析单元计算，并结合混凝土开裂风险实时预警信息，通过混凝土温控防裂反馈及自动干预单元对现场温控措施进行干预、修正和调整。还提供了利用该系统的方法。
文档编号G05B19/418GK103217953SQ20131009219
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者张国新, 刘毅, 王振红, 刘有志 申请人:中国水利水电科学研究院