CN103306413B - 场馆顶盖控制温度的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种场馆顶盖控制温度的方法及装置。方法包括以下步骤：分析计算桁架结构各个控制节点的位移；判断轨道位移是否在允许范围之内；在场馆内的多个角落设置温控感应器，每个温控感应器都有自己位置编号，所述温控感应器与中央控制器信号连接；为每块可动屋面的牵引电机进行编号，牵引电机带动卷筒旋转从而通过卷筒上的牵引索带动可动屋面移动或锁死；在每个可动屋面移动路径的两端设置限位传感器，相应的限位传感器与对应的牵引电机相连，从而限定可动屋面的移动极限；每个牵引电机都电连接到中央控制器上，中央控制器根据温控感应器采集到的阳光照射和/或温度信息，来分别控制可动屋面的移动。
Description
技术领域
本发明涉及一种场馆顶盖3控制温度的方法及开关装置，具体来说涉及一种通过温控技术来检测体育场内外温度，并由所得数据自动控制场馆顶盖3的开关程度的场馆顶盖控制温度的方法及装置。
背景技术
现代化的体育馆中顶部设计有自动开关的顶盖3，这样设计有利于控制室内的场地，然而据统计，其使用频率并不高，而且没有完全根据场内情况达到最有效的开闭程度，这样就使得高投入的设备没有充分发挥其潜在的优势，根据这个情况，我们需要一个可以自动测量场内外环境，根据所得到的数据将场馆顶盖3的开闭程度达到最合理的状态，使得此类设备物有所值，而且环保舒适，一举多用。
相对常规屋盖只有一种状态而言，开合屋盖3结构一般有三种状态:（1）完全闭合锁定状态；（2）完全打开锁定状态；（3）运动状态。一些大型的开合屋盖3结构还有第四种状态:（4）半打开的锁定状态。因为不同的状态对应于不同的使用情况，针对这一需求，本发明采用可动屋面10和下部结构是两个独立的刚体，通过锁定点联系在一起，具有自动解析环境状况进行温控开关的场馆控制装置。
由于体育场馆内的空间很大，采用空调难以解决温度控制的问题，而且场内外通风也会根据季节有不同的需要。设计此类装置，根据场内外情况自动设定场馆顶盖的开关程度，可以控制空气的流通情况，同时也有利于控制保温和散热的控制，并且可以根据需要达到遮阳的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种采用温控感应装置4使得体育场馆顶盖3开关随着温度的变化而变化的方法及其装置；
本发明提出的一种场馆顶盖控制温度的方法，包括以下步骤：
A、根据不同的屋顶工况状态，分析计算桁架结构各个控制节点的位移；
B、 根据各个节点的位移情况来判断轨道15位移是否在允许范围之内，在允许范围之内时才允许通过启闭并调整顶盖3的位置来控制场馆中的温度；
C、 在场馆内的多个角落设置温控感应器4，每个温控感应器4都有自己位置编号，所述温控感应器4与中央控制器14信号连接；
D、 为每块可动屋面10的牵引电机12进行编号，牵引电机12带动卷筒旋转从而通过卷筒上的牵引索13带动可动屋面10移动或锁死；
E、 在每个可动屋面10移动轨道15的两端设置限位传感器7，相应的限位传感器7与对应的牵引电机12相连，从而限定可动屋面10的移动极限；
F、 每个牵引电机12都电连接到中央控制器14上，中央控制器14根据温控感应器4采集到的阳光照射和/或温度信息，来分别控制可动屋面10的移动；所述中央控制器14还具有手动模式，可以人工操作来开启或关闭可动屋面10。
本发明中，所述步骤C中，部分温控感应器4还要设置在观众席6和运动场的交界处，从而以此来调整可动屋面10的位置，确保场内观众席6不受阳光直射。
本发明中，所述步骤C中，部分所述温控感应器4设置在场馆外，用于测量场馆外温度。
本发明提出的实现场馆顶盖控制温度的方法使用的装置，所述装置包括多个温控感应器4、中央控制器14、多个牵引电机12、多个卷筒、牵引索13、多个可动屋面10、可动屋面10的移动轨道15以及多个限位传感器7，其中：
所述多个温控感应器4设置在场馆内的多个角落上，用于感测场馆内各处的温度以及阳光照射情况，并与所述中央控制器14信号连接；
所述牵引电机12连接卷筒，牵引索13缠绕在卷筒上，牵引索13连接可动屋面10，可动屋面10底部设有两个轮子，两个轮子位于移动轨道15上，牵引电机12带动卷筒旋转，从缠绕在所述卷筒上的牵引索13带动可动屋面10沿着可动屋面10的移动轨道15移动，从而实现场馆顶盖3的开启和/或关闭；
所述中央控制器14还与多个牵引电机12电连接，并根据采集到的温控感应器4的信号来启动对应的牵引电机12，从而移动相应的可动屋面10；
在可动屋面10的移动轨道15上于可动屋面10的移动行程两端处设置有所述限位传感器7，所述限位传感器7与所述牵引电机12电连接，以限制可动屋面10的移动范围。
所述部分温控感应器4还要设置在观众席5和运动场的交界处，从而以此来调整可动屋面10的位置确保场内观众席5不受阳光直射。
部分所述温控感应器4设置在场馆外，用于测量场馆外温度。
本发明的有益效果如下：
本发明采用温控感应器4使得体育场馆顶盖3开关随着温度的变化而变化，充分利用了顶盖所能产生的一切效果，避免了以往投资巨大一年只用几次的情况，既经济环保实用又提高了场内人员的舒适度。
此项发明技术大大利用了现有的体育场馆资源，这个温控感应设备分散布置在各个角落，对比不同区域的温度加以调节，因此有很强的实用意义，符合未来场馆设计的主流。
附图说明
图1为体育场馆夏日顶盖开启的状况；
图2为体育场馆冬日顶盖关闭的状态；
图3为可动屋面的结构示意图；
图4为桁架上设置控制节点的编号情况，从①到 是控制节点的奇数编号；
图5为不同工况下各个控制节点的单独分析与协同分析情况比较。
图中标号：1为阳光，2为热空气，3为体育场顶盖，4为温控感应器，5为观众席，6为冷空气，7为限位传感器，8为导向轮，9为轮子a，10为可动屋面，11为轮子b，12为牵引电机，13为牵引索，14为中央控制器，15为移动轨道。
具体实施方式
下面通过实施例结合附图进一步说明本发明。
实施例1：由于体育场馆内的空间很大，采用空调难以解决温度控制的问题，而且场内外通风也会根据季节有不同的需要。
如图1和图2中所示，设计此类装置，根据场内外情况自动设定场馆顶盖3的开关程度，可以控制空气的流通情况，同时也有利于控制保温和散热的控制，并且可以根据需要达到遮阳的效果。
本设计在场内和场外设置多个温度感应器4，这些仪器根据内外的温差来调节场馆顶盖3的开关程度。由于不同的季节有不同的需要，所以控制程序为全自动化，也可以根据情况手动，自动控制由事先设定好的程序来调节。
场馆顶盖3控制温度的方法包括以下步骤：根据不同的屋顶工况状态，分析计算桁架结构各个控制节点的位移；根据各个节点的位移情况来判断轨道15位移是否在允许范围之内，在允许范围之内时才允许通过启闭并调整顶盖3的位置来控制场馆中的温度；在场馆内的多个角落设置温控感应器4，每个温控感应器4都有自己位置编号，所述温控感应器4与中央控制器14信号连接；为每块可动屋面10的牵引电机12进行编号，牵引电机12带动卷筒旋转从而通过卷筒上的牵引索13带动可动屋面10移动或锁死；在每个可动屋面10移动轨道15的两端设置限位传感器7，相应的限位传感器7与对应的牵引电机12相连，从而限定可动屋面10的移动极限；每个牵引电机12都电连接到中央控制器14上，中央控制器14根据温控感应器4采集到的阳光照射和/或温度信息，来分别控制可动屋面10的移动；所述中央控制器14还具有手动模式，可以人工操作来开启或关闭可动屋面10。
部分温控感应器4还要设置在观众席6和运动场的交界处，从而以此来调整可动屋面10的位置，确保场内观众席6不受阳光直射。
部分所述温控感应器4设置在场馆外，用于测量场馆外温度。
如图3、图4、图5中所示，可动屋面10和下部结构是两个独立的刚体，通过锁定点联系在一起。当网球中心完全闭合锁定状态下，3 个典型工况下（工况1 自重+ 轨道自重及牵引荷载+ 屋面活载；工况2 自重+ 轨道自重及牵引荷载+ 风吸；工况3 自重+ 轨道自重及牵引荷载+ 屋面活载+ 风压；工况4 自重+ 轨道自重及牵引荷载+ 屋面活载+ 30 ℃升温）轨道变形的比较，工况组合详见图5。
协同分析：是指通过锁定点耦合三个线位移进行协同计算；
单独分析： 则是先把可动屋面10在锁定点处固定进行受力分析，得到的支座反力以集中荷载的形式施加到下部结构上进行进一步的受力分析。
图5中横轴为轨道控制节点位置，纵轴为轨道上各控制节点沿x 、y 、z 方向的位移Δx ，Δy ，Δz 。（x 方向为水平面沿轨道的方向，y 方向为水平面垂直轨道的方向， z 方向为竖直方向）。
从图5 中可以很明显地看出两种分析方法得出的轨道x 和z 向位移基本吻合，但y 向的位移有明显的差别，协同分析的位移较小。但是，完全开启锁定状态的多个工况下的轨道变形则是两种分析方法得出的x 、y 、z 向位移很接近。从结构体系的角度可以做如下解释:因为需要在网球馆中部留出24m×35m 的水平投影面积，平行大拱在中部的侧向刚度比较弱，而在部因为有联系拱的存在，侧向刚度较中部强，而可动屋面10在主受力方向上是曲率半径为23m 的拱，本身是一个对支座位移(即垂直轨道方向的位移) 比较敏感的体系，在闭合状态时，上下结构的耦合增强了大拱的侧向刚度，而在开启状态，上下结构的耦合对大拱的侧向刚度增强不明显。因此出现图5 的结果。
若在大拱中部能增加联系拱以增强大拱在中部的侧向刚度的话，可以预计两种分析方法得出的位移将没有太大的区别。因此，在下部结构刚度比较大，特别是下部结构为钢筋混凝土，而可动屋面10的结构体系对位移不是十分敏感时，进行单独分析就已经足够了。
进行单独分析还可以很明确地得到锁定点需要承受的锁定力，笔者认为单独分析是偏安全的:锁定力偏大，轨道位移偏大，可动屋面10的内力也偏大。因为锁定装置自身也会有一定的变形，所以实际的轨道位移应是在协同和单独分析的结果范围之内。
(1) 交错桁架结构体系达到其极限承载力时，杆件的塑性铰主要集中分布在下部楼层，设计时建议适当加大下部楼层的杆件截面，以保证结构具有足够的极限承载力。
(2) 在偏心荷载作用下，柱子截面形状对结构极限承载力的影响较大，其拱形截面的影响要比箱形截面更为显著。
该场馆顶盖3温控开关装置，所述温控开关装置包括多个温控感应器4、中央控制器14、多个牵引电机12、多个卷筒、牵引索13、多个可动屋面10、可动屋面10的移动轨道15以及多个限位传感器7，所述多个温控感应器4设置在场馆内的多个角落上，用于感测场馆内各处的温度以及阳光照射情况，并与所述中央控制器14信号连接；所述牵引电机12带动卷筒旋转，从缠绕在所述卷筒上的牵引索13带动可动屋面10沿着可动屋面10的移动轨道15移动，从而实现场馆顶盖3的开启和/或关闭；所述中央控制器14还与多个牵引电机12电连接，并根据采集到的温控感应器4的信号来启动对应的牵引电机12，从而移动相应的可动屋面10；在可动屋面10的移动轨道15上于可动屋面10的移动行程两端处设置有所述限位传感器7，所述限位传感器7与所述牵引电机12电连接，以限制可动屋面10的移动范围。
部分温控感应器4还要设置在观众席6和运动场的交界处，从而以此来调整可动屋面的位置确保场内观众席不受阳光直射。
部分所述温控感应器4设置在场馆外，用于测量场馆外温度。
因此，根据顶盖3开合技术进行的温控开关设置可以在夏季来临时，场馆顶盖3打开形成通风，如果是白天保证顶盖3控制到为观众席遮阳的效果，因为每块地区阳光斜射都不一样，所以几片顶盖的开关程度各不一样（温控感应器4设定在场内各个角落，尤其是观众席6与运动场交界处，这里的温控感应器4可以和场内没有被阳光照射区域的温度进行对比，根据两者的差异自动控制顶盖3的开关程度，保证场内观众席6不受阳光直射），晚上可以保持全开，形成良好的自然通风。
到了冬天上午，顶盖3全开保证阳光照入全场，晚上关闭为场内聚热。这些数据根据每一个体育场馆坐落地点的环境事先进行过设计，包括四个季节场馆温度需要不同，根据时间自然切换模式。内外温度也被温控装置捕捉，由不同的数据模式调节顶盖开关，以此来服务场内的所有人。
此项发明技术大大利用了现有的体育场馆资源，这个温控感应设备分散布置在各个角落，对比不同区域的温度加以调节，因此有很强的实用意义，符合未来场馆设计的主流。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的一个可行性实施例的具体说明，但是该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围之内。
Claims (6)
1.一种场馆顶盖控制温度的方法，其特征在于具体步骤如下：
A、根据不同的屋顶工况状态，分析计算桁架结构各个控制节点的位移；
B、根据各个节点的位移情况来判断轨道(15)位移是否在允许范围之内，在允许范围之内时才允许通过启闭并调整顶盖的位置来控制场馆中的温度；
C、在场馆内的多个角落设置温控感应器(4)，每个温控感应器(4)都有自己位置编号，所述温控感应器(4)与中央控制器(14)信号连接；
D、为每块可动屋面(10)的牵引电机(12)进行编号，牵引电机(12)带动卷筒旋转，从而通过卷筒上的牵引索(13)带动可动屋面(10)移动或锁死；
E、在每个可动屋面(10)移动轨道(15)的两端设置限位传感器(7)，相应的限位传感器(7)与对应的牵引电机(12)相连，从而限定可动屋面(10)的移动极限；
F、每个牵引电机(12)都电连接到中央控制器(14)上，中央控制器(14)根据温控感应器(4)采集到的阳光照射和/或温度信息，来分别控制可动屋面(10)的移动；所述中央控制器(14)还具有手动模式，人工操作来开启或关闭可动屋面(10）。
2.根据权利要求1所述的一种场馆顶盖控制温度的方法，其特征在于：所述步骤C中，部分温控感应器(4)还要设置在观众席(5)和运动场的交界处，从而以此来调整可动屋面(10）的位置，确保场内观众席(5)不受阳光直射。
3.根据权利要求1所述的一种场馆顶盖控制温度的方法，其特征在于：所述步骤C中，部分所述温控感应器(4)设置在场馆外，用于测量场馆外温度。
4.一种实现如权利要求1所述的场馆顶盖控制温度的方法使用的装置，其特征在于所述装置包括多个温控感应器(4)、中央控制器(14）、多个牵引电机(12）、牵引索(13）、多个可动屋面(10）、可动屋面(10）的移动轨道(15）以及多个限位传感器(7），其特征在于：所述多个温控感应器(4)设置在场馆内的多个角落上，用于感测场馆内各处的温度以及阳光照射情况，并与所述中央控制器(14)信号连接；
所述牵引电机(12)连接卷筒，牵引索(13)缠绕在卷筒上，牵引索(13)连接可动屋面(10)，可动屋面(10)底部设有两个轮子，两个轮子位于移动轨道(15)上，牵引电机(12)带动卷筒旋转，从缠绕在所述卷筒上的牵引索(13)带动可动屋面(10)沿着可动屋面(10)的移动轨道(15)移动，从而实现场馆顶盖(3)的开启和/或关闭；
所述中央控制器(14）还与多个牵引电机(12）电连接，并根据采集到的温控感应器(4)的信号来启动对应的牵引电机(12），从而移动相应的可动屋面(10）；
在可动屋面(10）的移动轨道(15)上于可动屋面(10)的移动行程两端处设置有所述限位传感器(7），所述限位传感器(7)与所述牵引电机(12)电连接，以限制可动屋面(10)的移动范围。
5.根据权利要求4中的一种场馆顶盖温控装置，其特征在于： 所述部分温控感应器(4)还要设置在观众席(5)和运动场的交界处，从而以此来调整可动屋面(10）的位置确保场内观众席(5)不受阳光直射。
6.根据权利要求4中的一种场馆顶盖温控装置，其特征在于：部分所述温控感应器(4)设置在场馆外，用于测量场馆外温度。
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