CN102829894B

CN102829894B - 大坝移动式实时多点温度采集装置

Info

Publication number: CN102829894B
Application number: CN201210299661.XA
Authority: CN
Inventors: 周绍武; 林鹏; 李庆斌; 胡昱; 洪文浩; 汪红宇; 黄荣
Original assignee: Tsinghua University; China Three Gorges Corp
Current assignee: Tsinghua University; China Three Gorges Corp
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2012-08-21
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-08-21
Also published as: CN102829894A

Abstract

一种大坝移动式实时多点温度采集装置，本发明包括：安装在每组冷却水管进水管和出水管的内插式数字测温装置1；浇筑时预埋入混凝土块中各点的数字温度计2；温度采集仪3包括数据采集线5，采集控制模块6、电源7、缓存模块8、无线通讯模块9以及防水防潮外盒10，将温度数据无线上传至服务器4；服务器4，接收温度采集仪3数据。使用温度采集仪3可以对混凝土进出水温度以及预埋入混凝土块中各点的数字温度计2的温度采集，一个温度采集仪3可以接入128个以上温度点，满足混凝土冷却工程中的测温需要，接线简便、安装移动方便，测温实时快速准确。

Description

大坝移动式实时多点温度采集装置

技术领域

本发明涉及移动式实时多点温度采集装置，尤其涉及一种大体积混凝土施工通水换热过程、以及大坝长期运行期大坝移动式实时多点温度采集装置。

背景技术

大量大型水电工程大体积混凝土施工工程实践表明，在高温或低温季节浇筑混凝土时，受入仓温度、太阳辐射、严寒和通水冷却等外界条件的影响，混凝土浇筑仓温度很难完全控制在理想的温度。为了使混凝土材料性能正常发展，必须使混凝土温度在正常龄期内按照设计的要求发展，即混凝土浇筑仓的最高温度不能过高，也不能过低。为了使混凝土温度保持在设计温度（按照设计的“温度-时间曲线”）附近，从而使施工程序和质量可控。大型水电工程大体积混凝土一般采取通水降温（升温）、仓面覆盖保温被或保温板等温控措施，来解决混凝土水化热和外界气温引起的温度应力变化，并且让混凝土的温度在一定龄期内达到设计要求的封拱灌浆温度。为了准确进行温控，首先必须实时准确采集大坝浇筑仓、通水进出水管的真实温度数据，目前在大坝现场还主要采取手持PDA或者人工温度计采集测量，并进行现场记录的全人工或半人工方式。如，目前混凝土内部温度测量，有使用红外或超声波温度计到现场测量，或浇筑前埋入温度计，在冷却期间，使用设备到现场读值；目前进出水温度的测量通常采用水银温度计直接在水中测量，这样就需要人工在现场打开水管进行测量。

总之，目前的数据采集方式和控制方式为人工记录，手段较落后，精度差，数据可靠性不高等不足，因此开发一种适合现场环境的移动式多点温度采集仪具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供拱坝移动式实时多点温度采集装置，既能自动采集换热管的温度，实现对混凝土换热介质温度进行自动测量和数据传输，又能随着施工进度方便移动或者固定装置，节省连接线和人力；并且通过在混凝土内部预埋了温度计，通水管道内插温度测量装置实现对混凝土内部温度、通水进出口水温的实时测量，解决了人工测量记录和控制需要耗费大量人工、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，保证工程质量和进度。

为解决上述技术问题，本发明设计了一种大坝移动式实时多点温度采集装置。

一种大坝移动式实时多点温度采集装置，包括混凝土内部数字温度计、换热管内插式数字测温装置和温度采集仪，混凝土内部数字温度计和换热管内插式数字测温装置分别与温度采集仪电连接。

其中，所述温度采集仪包括数据采集线、采集控制模块、电源、缓存模块、无线/有线通讯模块和防水防潮外盒，其中采集控制模块、电源、缓存模块和无线/有线通讯模块在防水防潮外盒内。通过无线/有线通讯模块可以实现无线和/或有线通讯。

其中，混凝土内部数字温度计为1－256个；混凝土内部数字温度计分布数量依据测控精度、大坝仓面大小和仓面所处的部位不同而不同，优选仓面所处的部位为孔口、陡坡或自由坝段。

其中温度采集仪和混凝土内部数字温度计通过防水屏蔽电缆相连。

其中，所述采集装置还包括服务器，温度采集仪将数据无线或有线上传至服务器。

其中，混凝土内部数字温度计在混凝土内的分布方式为：混凝土内部数字温度计位于两层水管中间同一高层布置；优选的布置形式有线型、星型、均布型或者纺锤型。按照这种方式分布温度计可以精确的测量出混凝土内部的温度场。

其中，所述换热管内插式数字测温装置包括：一个三通，三通的水平管左右端口分别与换热管连接，三通的垂直管内设置绝热密封环、中空螺丝和温度传感器，绝热密封环与温度传感器靠中空螺丝与三通的垂直管内螺纹连接固定。

其中，在三通的垂直管内下部设置绝热密封环，上部设置中空螺丝，温度传感器穿过中空螺丝和绝热密封环插入三通水平管内部。

其中，所述绝热密封环由密封和绝热两种材料构成，下部是密封材料，上部是绝热材料。

其中，所述温度传感器，由温度传感器探头和导线组成，导线与温度传感器探头电连接。

其中，所述温度传感器探头端头位于三通水平管中轴线上。

由于存在密封绝热环，可以保证温度传感器探头不与三通及外界空气接触，提高了测量精度。

中空螺钉与温度传感器拧入三通垂直管中，使得中空螺钉能够对绝热密封环产生足够压迫作用不致在水压下泄露，且温度传感器探头恰能位于三通水平管中轴线上。

测温装置经过与管壁的绝热处理，能排除外界气温对测温的干扰，准确测量进出口的水温，能准确预测大体积混凝土内部热交换量。

温度传感器探头端头位于水管中轴线，与测温对象充分接触，保证了测温的精度。

本发明提供的大坝移动式实时多点温度采集装置，有益效果如下：

（1）、由于采用智能数据采集，存储并传输安装在换热管上的温度计数据，数据采集方便可靠，实现了对混凝土换热介质温进行自动测试和数据传输，解决了人工测试记录信息反馈慢且精度不高的缺点，省时省力、测量精度高且反应迅速。

（2）、混凝土中预埋入总线式温度计，实现对混凝土中多点温度的读取，有利于实时掌握混凝土内部温度，为研究混凝土温升曲线做好数据采集。

（3）、安装在每组换热管的内插式数字测温装置和浇筑时预埋入混凝土块中各点的数字温度计与测温对象之间接触充分，保证了测温的精度。

（4）温度采集仪，采用电池供电，移动方便，使采集数据对施工干扰小。

（5）、温度计采用总线连接式，接线简单，可以连接点多，每个温度采集仪可以连接128个温度计。

（6）、温度计安装和使用方便，实用性强。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明；

图1本发明的结构示意图

图2控制箱内部模块分布示意图

图3大坝仓面内部数字温度计分布示意图；

图4内插式数字测温装置正面剖视图；

图5内插式数字测温装置侧面剖视图。

图中，1水管内插式数字测温装置；2混凝土内部数字温度计；3温度采集仪；4服务器；5数据采集线；6采集控制模块；7电源；8缓存模块；9无线通讯模块；10防水防潮外盒；11三通，12温度传感器探头，13导线，14止水绝热环，15中空螺钉

具体实施方式

如图1所示，大坝移动式实时多点温度采集装置包括：安装在每组冷却水管进水管和出水管的内插式数字测温装置1；浇筑时预埋入混凝土块中各点的数字温度计2；温度采集仪3，采集内插式数字测温装置1和数字温度计2的数据，将数据无线上传至服务器4；服务器4，接收温度采集仪数据。

本发明的安装和使用过程如下：

1、浇筑前按不同部位设计的温度计分布图（见图3），预埋入混凝土块中各点的温度计2，在浇筑混凝土前均匀放置在混凝土浇筑设施（含围栏、布管）中。

2、在每组冷却水管进水管和出水管安装内插式数字测温装置1。

3、内插式数字测温装置1和将浇筑前预埋入混凝土块中各点的数字温度计2的总线接入温度采集仪3。

4、温度采集仪可以壁挂在大坝下游面通水坝后桥与采集点相近的坝面或者支架上，或随施工进度移动，安装，移动方便。

5、温度采集仪3通电后，启动服务器4中服务程序，服务器就能和温度采集仪持续通讯，服务器上就能进行查看和分析数据、打印报表等操作。

6、服务器4中软件通过采集来的混凝土中的温度、进出水温度、通水流量数据绘制出实时趋势图和历史趋势图，并分析每个时刻混凝土温度、进出水温度，当温度或温度变化梯度出现异常时，发出报警，提醒工作人员改变通水冷却温控策略。

内插式数字测温装置1的结构和安装方法为：

三通下端左右两端口配有螺纹，分别与通水水管相连接。三通上端口配有螺纹，把止水绝热环从上端口放入压紧，把温度传感器从上端口和止水绝热环中插入，使温度传感器探头位于三通下端部分的中轴上。中空螺钉通过螺纹与三通上端口连接，对止水绝热环、温度传感器探头和导线进行固定，导线下端与温度传感器探头上端电连接。

Claims

1.一种大坝移动式实时多点温度采集装置，包括混凝土内部埋设数字温度计、换热管内插式数字测温装置和温度采集仪，混凝土内部埋设数字温度计和换热管内插式数字测温装置分别与温度采集仪电连接，其特征在于：其中混凝土内部数字温度计为1－256个；混凝土内部数字温度计具体分布数量依据测控精度、大坝仓面大小和仓面所处的部位不同而不同，仓面所处的部位为孔口、陡坡或自由坝段；混凝土内部数字温度计在混凝土内的分布方式为：混凝土内部数字温度计位于两层水管中间同一高层并以有线型、星型、均布型或者纺锤型布置；所述换热管内插式数字测温装置包括：一个三通，三通的水平管左右端口分别与换热管连接，三通的垂直管内设置绝热密封环、中空螺丝和温度传感器，绝热密封环与温度传感器靠中空螺丝与三通的垂直管内螺纹连接固定；在三通的垂直管内下部设置绝热密封环，上部设置中空螺丝；所述绝热密封环由密封和绝热两种材料构成，下部是密封材料，上部是绝热材料；所述温度传感器，由温度传感器探头和导线组成，导线与温度传感器探头电连接，所述温度传感器探头端头位于三通水平管中轴线上；换热管内插式数字测温装置的安装方法为：三通上端口配有螺纹，把绝热密封环从上端口放入压紧，把温度传感器从上端口和绝热密封环中插入，使温度传感器探头位于三通下端部分的中轴上，中空螺丝通过螺纹与三通上端口连接，对绝热密封环、温度传感器探头和导线进行固定，导线下端与温度传感器探头上端电连接。

2.根据上述权利要求1的采集装置，所述温度采集仪包括数据采集线、采集控制模块、电源、缓存模块、无线/有线通讯模块和防水防潮外盒，其中采集控制模块、电源、缓存模块和无线/有线通讯模块在防水防潮外盒内。

3.根据上述权利要求1的采集装置，其中温度采集仪和混凝土内部埋设数字温度计通过防水屏蔽电缆相连。

4.根据上述权利要求1的采集装置，其中所述采集装置还包括服务器，温度采集仪将数据无线或有线上传至服务器。