CN103541552B

CN103541552B - 基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法

Info

Publication number: CN103541552B
Application number: CN201310484694.6A
Authority: CN
Inventors: 张国新; 刘毅; 王振红; 李松辉; 刘有志; 张磊
Original assignee: China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Current assignee: China Institute of Water Resources and Hydropower Research
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2033-10-16
Also published as: CN103541552A

Abstract

本发明公开了一种基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法，其经济实惠、操作简单、适用性强，且能对整个施工过程予以监督管理，确保整体温控防裂智能化，可实现大体积混凝土的快速、高效和高质量施工。该方法包括步骤：（1）采集工程所在地的气温信息到智能手机上；（2）定时采集混凝土骨料温度、出机口温度、入仓温度、浇筑温度、混凝土内部温度、通水流量与水温到智能手机上；（3）判断所采集温控信息是否合格；（4）发布预警信息到相关工作人员手机上；（5）跟踪定位相关工作人员的工作轨迹，督促其正常工作；（6）相关工作人员根据智能手机接收到的预警信息对不合格温控环节进行整改干预。

Description

基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法

技术领域

本发明属于水利水电工程的技术领域，具体地涉及一种基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法。

背景技术

随着西部大开发的深入，很多水利水电、桥梁和西气东输等基础设施工程开工建设，特别是混凝土大坝，在西南诸多河流上投入建设。大坝属大体积混凝土结构，大体积混凝土易产生温度裂缝，是工程建设者长期面临的的一大难题。大坝一旦出现裂缝，易造成重大损失，影响后果严重，因此大体积混凝土裂缝防止应从施工阶段开始重视，以预防为主，通过温度控制来实现。

随着科学信息和通信技术的发展，混凝土大坝的建设过程中应用了很多温控信息采集设备，监控大坝建设过程中各环节的温控信息，包括骨料温度、出机口温度、入仓温度、浇筑温度、通水冷却流量、通水冷却水温和混凝土内部温度。但是从温控防裂信息监控到发现问题并进行干预，中间需要多个环节，温控措施整改和干预往往延后，智能手机的出现为解决这个问题提供了很好的平台。一种基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法是混凝土大坝建设所需。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法，其经济实惠、操作简单、适用性强，且能对整个施工过程予以监督管理，确保整体温控防裂智能化，可实现大体积混凝土的快速、高效和高质量施工。

本发明的技术解决方案是：这种基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法，该方法包括以下步骤：

（1）利用智能手机的天气预报信息功能，采集工程所在地的气温信息到智能手机上；

（2）利用智能手机上安装的指定温控信息采集和管理软件以及工程所在地安装的无线发射装置，定时采集混凝土骨料温度、出机口温度、入仓温度、浇筑温度、混凝土内部温度、通水流量与水温到智能手机上；

（3）利用智能手机上安装的指定温控信息采集和管理软件，对采集信息进行分类管理，并依据手机内已存储的规范数据和计算得出的设计评价指标，判断所采集温控信息是否合格；

（4）基于采集的温控信息合格与否，进行混凝土坝的开裂风险预警，并根据智能手机所存储手机号码，发布预警信息到相关工作人员手机上，预警信息提示工作人员温控环节是否有问题，以便注意加强或者改进；

（5）利用智能手机的GPS定位系统，跟踪定位相关工作人员的工作轨迹，督促其正常工作，如不在工作区，发布预警信息到相关工作人员手机上，促其工作正常；

（6）相关工作人员根据智能手机接收到的预警信息，正常工作，并对不合格温控环节进行整改干预，使温控措施满足设计要求。

通过本方法能实时掌握天气情况，为大体积混凝土的温控工作提供参考，能实时掌握大体积混凝土施工时的温控信息，确保骨料温度、出机口温度、入仓温度、浇筑温度、通水冷却流量、通水冷却水温和混凝土内部温度等数据的及时性，并可根据相关规范和手机计算出的相关指标，判断温控数据合格与否，能实时跟踪相关工作人员的工作轨迹，确保工作人员正常工作，能把相关预警信息发到相关工作人员手机上，根据预警信息，使其能对不合格温控环节进行整改干预，使其满足温控要求，因此本方法经济实惠、操作简单、适用性强，且能对整个施工过程予以监督管理，确保整体温控防裂智能化，可实现大体积混凝土的快速、高效和高质量施工。

附图说明

图1为本发明的基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法的示意图。

图2为本发明的基于智能手机的混凝土温控信息采集、评价、预警和干预系统的示意图。

图3为本发明的基于智能手机的工作人员工作轨迹的跟踪示意图。

具体实施方式

如图1所示，这种基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法，该方法包括以下步骤：

（2）如图2所示，利用智能手机上安装的指定温控信息采集和管理软件以及工程所在地安装的无线发射装置，定时采集混凝土骨料温度、出机口温度、入仓温度、浇筑温度、混凝土内部温度、通水流量与水温到智能手机上；

（5）见图3，利用智能手机的GPS定位系统，跟踪定位相关工作人员的工作轨迹，督促其正常工作，如不在工作区，发布预警信息到相关工作人员手机上，促其工作正常；

优选地，步骤（3）中气温变化按照公式（1）、（2）计算：

σ=fρE(τ)αA/(1-μ)（1）

f = \frac{1}{\sqrt{1 + 2 u + 2 u^{2}}}, u = \frac{λ}{β} \sqrt{\frac{π}{2 P}} - - - (2)

其中：σ为气温变化引起的混凝土表面应力，单位MPa；λ为混凝土导热系数，单位kJ/(m·h·℃)；ρ为考虑徐变影响的应力松弛系数，ρ=0.90；α为混凝土线膨胀系数，单位1/℃；μ为混凝土泊松比；P为气温变化周期，P=1d；A为气温日变幅,单位℃；E(τ)为不同龄期的混凝土弹性模量，单位Mpa。

优选地，步骤（3）中出机口温度按公式（3）计算：

T_{0} = \frac{(c_{s} + c_{w} q_{s}) W_{s} T_{S} + (c_{g} + c_{w} q_{g}) W_{g} T_{g} + c_{c} W_{c} T_{c} + c_{w} (W_{w} - q_{s} W_{s} - q_{g} \overset{&OverBar;}{W_{g}}) T_{w}}{c_{s} W_{s} + c_{g} W_{g} + c_{c} W_{c} + c_{w} W_{w}} - - - (3)

其中：T₀为混凝土出机口温度，单位℃；c_s为砂的比热，单位kJ/(kg·℃)；c_g为石的比热，单位kJ/(kg·℃)；c_c为胶凝材料的比热，为水泥和矿物掺合料比热的重量加权平均，单位kJ/(kg·℃)；c_w为水的比热，单位kJ/(kg·℃)；q_s为砂的含水量；q_g为石的含水量；W_s为每立方米混凝土中砂的重量，单位kg/m³；W_g为每立方米混凝土中石的重量，单位kg/m³；W_c为每立方米混凝土中胶凝材料的重量，单位kg/m³；W_w为每立方米混凝土中水的重量，单位kg/m³；T_s为砂的温度，单位℃；T_g为石的温度，单位℃；T_c为胶凝材料的温度，为水泥和矿物掺合料温度的重量加权平均，单位℃；T_w为水的温度，单位℃。

优选地，步骤（3）中入仓温度按公式（4）计算：

T₁=T₀+(T_a+R/β-T₀)×φ（4）

其中：T₁为混凝土入仓温度，单位℃；T₀为混凝土出机口温度，单位℃；T_a为混凝土运输时的气温，单位℃；R为太阳辐射热，单位kJ/(m²·h)；β为表面放热系数，单位kJ·(m²·h·℃)^-1；φ为运输过程中温度回升系数，按照以下情况估算：（a）混凝土装、卸和转运，每次φ=0.032；（b）混凝土运输途中φ=Aτ,τ为运输及等待时间以分计，A取值为自卸汽车0.0016-0.0035，吊罐0.0004-0.0007。

优选地，步骤（4）中浇筑温度按公式（5）计算：

T_p=T₁+(T_a+R/β-T₁)(φ₁+φ₂)（5）

其中：T_p为混凝土浇筑温度，单位℃；T₁为混凝土入仓温度，单位℃；T_a为外界气温，单位℃；R为太阳辐射热，单位kJ/(m²·h)；β为表面放热系数，单位kJ·(m²·h·℃)^-1；φ₁为平仓过程的温度系数，单位φ₁=kτ，τ为混凝土入仓后到平仓前的时间，k取0.0030（1/min）；φ₂为平仓后的温度系数，φ₂在0-1.0之间取值。

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。

Claims

1.基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)利用智能手机的天气预报信息功能，采集工程所在地的气温信息到智能手机上；

(2)利用智能手机上安装的指定温控信息采集和管理软件以及工程所在地安装的无线发射装置，定时采集混凝土骨料温度、出机口温度、入仓温度、浇筑温度、混凝土内部温度、通水流量与水温到智能手机上；

(3)利用智能手机上安装的指定温控信息采集和管理软件，对采集信息进行分类管理，并依据手机内已存储的规范数据和计算得出的设计评价指标，判断所采集温控信息是否合格；

(4)基于采集的温控信息合格与否，进行混凝土坝的开裂风险预警，并根据智能手机所存储手机号码，发布预警信息到相关工作人员手机上，预警信息提示工作人员温控环节是否有问题，以便注意加强或者改进；

(5)利用智能手机的GPS定位系统，跟踪定位相关工作人员的工作轨迹，督促其正常工作，如不在工作区，发布预警信息到相关工作人员手机上，促其工作正常；

(6)相关工作人员根据智能手机接收到的预警信息，正常工作，并对不合格温控环节进行整改干预，使温控措施满足设计要求。

2.根据权利要求1所述的基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法，其特征在于：步骤(3)中设计评价指标的气温变化引起的混凝土表面应力按照公式(1)、(2)计算：

σ＝fρE(τ)αA/(1-μ)(1)

f = \frac{1}{\sqrt{1 + 2 u + 2 u^{2}}}, u = \frac{λ}{β} \sqrt{\frac{π}{2 P}} - - - (2)

其中：σ为气温变化引起的混凝土表面应力，单位MPa；λ为混凝土导热系数，单位kJ/(m·h·℃)；ρ为考虑徐变影响的应力松弛系数，ρ＝0.90；α为混凝土线膨胀系数，单位1/℃；μ为混凝土泊松比；P为气温变化周期，P＝1d；A为气温日变幅,单位℃；E(τ)为不同龄期的混凝土弹性模量，单位Mpa；β为表面放热系数。

3.根据权利要求1所述的基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法，其特征在于：步骤(3)中出机口温度按公式(3)计算：

T_{0} = \frac{(c_{s} + c_{w} q_{s}) W_{s} T_{S} + (c_{g} + c_{w} q_{g}) W_{g} T_{g} + c_{c} W_{c} T_{c} + c_{w} (W_{w} - q_{s} W_{s} - q_{g} W_{g}) T_{w}}{c_{s} W_{s} + c_{g} W_{g} + c_{c} W_{c} + c_{w} W_{w}} - - - (3)

4.根据权利要求3所述的基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法，其特征在于：步骤(3)中入仓温度按公式(4)计算：

T₁＝T₀+(T_a+R/β-T₀)×φ(4)

其中：T₁为混凝土入仓温度，单位℃；T₀为混凝土出机口温度，单位℃；T_a为混凝土运输时的气温，单位℃；R为太阳辐射热，单位kJ/(m²·h)；β为表面放热系数，单位kJ·(m²·h·℃)^-1；φ为运输过程中温度回升系数，按照以下情况估算：(a)混凝土装、卸和转运，每次φ＝0.032；(b)混凝土运输途中φ＝Aτ,τ为运输及等待时间以分计，A取值为自卸汽车0.0016-0.0035，吊罐0.0004-0.0007。

5.根据权利要求4所述的基于智能手机的大体积混凝土防裂智能监控方法，其特征在于：步骤(3)中浇筑温度按公式(5)计算：

T_p＝T₁+(T_a+R/β-T₁)(φ₁+φ₂)(5)

其中：T_p为混凝土浇筑温度，单位℃；T₁为混凝土入仓温度，单位℃；T_a为外界气温，单位℃；R为太阳辐射热，单位kJ/(m²·h)；β为表面放热系数，单位kJ·(m²·h·℃)^-1；φ₁为平仓过程的温度系数，φ₁＝kτ，τ为混凝土入仓后到平仓前的时间，k取0.0030(1/min)；φ₂为平仓后的温度系数，φ₂在0-1.0之间取值。