CN110006284B - 一种介质换热智能控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于土木工程智能介质换热温控施工技术领域，提供了一种介质换热智能控制系统及方法。所述介质换热智能控制系统包括：热交换装置、热交换辅助装置和控制装置；多个所述一体流温控制装置设置于流温介质集成控制柜中；所述流温介质集成控制柜和数据采集分析反馈智能控制柜设置于所述热交换介质的回路中，所述控制装置控制所述热交换介质经所述回路及热交换辅助装置、热交换装置完成与所述目标区域的热量交换。本发明的有益效果在于：采用智能PID算法控制，通过梯度闭环智能学习控制方法进行换热过程中的最高温度控制、目标区域换热全过程空间温度变化率协调梯度控制和目标区域换热过程中异常温控工况的控制，可有效应对各种突发异常情况。

Description

一种介质换热智能控制系统及方法

技术领域

本发明属于土木工程智能通水温控施工技术领域，具体涉及一种介质换热智能控制系统及方法。

背景技术

对于特高拱坝，施工期的防裂的重点是混凝土温度控制。拱坝混凝土的温度问题主要应从控制温度和改善约束两方面来解决。从温控角度，混凝土浇筑温度、混凝土最高温度以及最终稳定温度是三个特征温度，最高温度等于浇筑温度加上水化热温升。而最终稳定温度取决于当地气候条件和坝体结构形式，所以工程上主要控制的是浇筑温度和水化热温升。

目前高拱坝的施工中温度控制主要控制3个温差：基础温差、内外温差和上下层温差。基础温差通过最高温度控制，内外温差通过表面保温和内部通水冷却温度控制，上下层温差则通过混凝土最高温度及合理的通水冷却过程控制。通水冷却第一次在工程领域中的正式应用源于上世纪30年代，1931年美国垦务局在欧瓦希(Owyhee)拱坝上进行了混凝土水管冷却的现场试验，结果令人满意。此后的两年，美国垦务局在修建胡佛水坝(Hoover)的过程中首次在混凝土仓中全面预埋冷却水管进行人工冷却，起到了较理想的温控防裂效果。随后冷却水管以其应用的灵活性、可靠性及多用性等特点，在世界各国混凝土坝的施工中被广泛采用。我国在1955年修建第一座混凝土拱坝——响洪甸拱坝时，首次采用了预埋冷却水管，建成后得到了不错的防裂效果。随后，在三峡大坝、周公宅拱坝、二滩拱坝、大潮山围堰、索风营水电站碾压混凝土坝、龙滩水电站碾压混凝土重力坝、白沙水库、锦屏一级拱坝、溪洛渡拱坝等众多的大型水利工程中得到了广泛应用，并获得了较好的温控防裂效果。从众多的大体积混凝土工程实践当中，可以看出水管冷却这种人工冷却的方法，已成为混凝土坝设计和施工中不可或缺的一项关键温控防裂措施。

大量工程实践表明，在高温季节浇筑混凝土时，受入仓温度、太阳辐射和通水换热等外界条件的影响，混凝土浇筑仓温度很难完全控制不超过容许最高温度。为了使混凝土材料性能正常发展，必须使混凝土浇筑仓最高温度达到合适的温度。即混凝土浇筑仓的最高温度不能过高，也不能过低。大坝施工期温控的目的是通过人工通水换热实施温度控制，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。简单的说，整个通水换热是一个温度目标控制，是按照设计要求，将每阶段的混凝土温度调整(降低或升温)，或控制在一定的T温度点附近。但有很多因素会直接影响温度控制效果，这些因素大致分类如下：(1)不同气温、不同浇筑温度、不同水管间距、不同施工细节(夯实程度、水管布置合理程度等)等，可能导致浇筑块的密度不同，从而导致内部发热状态不一致，要求对各浇筑块个体化换热控制；(2)不同仓水管变形程度不同，导致需要不同流量控制，最好做到每组换热支管单独温控；(3)人工调整通水流量间隔长，人工采集温度和流量数据工作量大、且受主观因素以及设备运行状况影响较大；(4)目前控制不能做到实时、在线，现有换热系统受制于工程施工传统、工程配套技术水平与施工成本的限制，难以布置足够的相关采集仪器，难以做到实时动态的反馈控制。

目前采用的智能通水温控系统存在较多弊端,如中国专利CN 102852145A中的温控系统，具有如下缺点：

(1)线路凌乱，功能不集中，不能满足现场复杂的施工环境，且现场设备安装工作量大，接线多，设备容易损坏和被盗，不便于排除故障和维修；

(2)现有系统数据精度差，数据传输效率低，采集时间间隔长，信息反馈慢，常常导致混凝土温控控制不理想；

(3)回路开通不能预先批量设置，延误了施工进度；

(4)数据采集设备与控制设备之间分离，设备基本没有互通互联，扩展性差，需要专网、光纤，为控制大坝混凝土的温度带来困难和诸多不便。

(5)基本上采用常规的数据处理方法和手段，没有引入当前AI、深度学习的新方法。

从拱坝的施工场合之外，其它大体积混凝土人工建筑物在形成过程中，也有通水换热的需求，比如大型楼房的地基、大型桥梁的承台等，目前来看多处为较为原始粗放的人工调节通水管路阀门，辅以定点温度测量的管理方法，没有成套的系统和控制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种介质换热智能控制系统及方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明所采用的技术手段是：一种介质换热智能控制系统，包括：热交换装置、热交换辅助装置和控制装置，所述热交换装置安装于目标区域表面或内部，用于与所述目标区域交换热量，将热量从所述目标区域导入或导出，以控制所述目标区域的温度；所述热交换辅助装置用于为热交换装置输入热交换介质和将经热交换后的介质从热交换装置中输出；其特征在于：所述热交换辅助装置包括介质流量控制装置、介质流量测量装置和介质温度测量装置，所述介质流量控制装置、介质流量测量装置和介质温度测量装置集成于一体流温控制装置中，所述一体流温控制装置为多个，每个所述一体流温控制装置对应一个所述热交换介质的回路，多个所述一体流温控制装置设置于流温介质集成控制柜中；所述控制装置包括中央处理模块、采集模块和外设模块及通过网络连接的远端云系统，所述中央处理模块、采集模块和外设模块封装设置于数据采集分析反馈智能控制柜中，所述中央处理模块采用智能PID算法对所述热交换介质的流量、温度进行梯度控制；所述云系统接收数据采集分析反馈智能控制柜上传的数据并通过运行一定的算法下发指令；所述数据采集分析反馈智能控制柜在云系统断链的情况下按照中央处理模块内的系统保持一段时间的自主工作；所述流温介质集成控制柜和数据采集分析反馈智能控制柜设置于所述热交换介质的回路中，所述控制装置控制所述热交换介质从热交换介质站中输出，经所述回路及回路中的所述热交换辅助装置、热交换装置完成与所述目标区域的热量交换。

本发明优选实施例中，所述流温介质集成控制柜包括第一柜体，所述第一柜体包括多个分层结构；固定装置，用于固定安装多个所述热交换辅助装置；所述热交换辅助装置的接线汇集于所述柜体的第一接线装置；所述固定装置位于每个所述分层结构中，每个所述固定装置上安装有多个热交换辅助装置，多个所述热交换辅助装置集成于每个所述分层结构、输入主管道中的所述热交换介质流经所述分层结构中每个所述热交换辅助装置，与目标区域交换热量后流入输出主管道。

本发明优选实施例中，所述热交换辅助装置中的一体流温控制装置还包括温度采集装置和流量采集装置，根据外部指令实时控制所述热交换介质流量的大小和方向，实时采集所述热交换介质的温度和传输瞬时流量或累计流量。

本发明优选实施例中，所述一体流温控制装置具有双向电动流量控制阀、数字测温装置、双向超声波流量计和过滤装置；所述一体流温控制装置的数量依据实际所需热交换介质的回路数量、目标区域内温度计的数量进行动态匹配，同时预留一定的备用回路。

本发明优选实施例中，所述一体流温控制装置还包括智能流温采集控制模块、人机交互装置、连接线路和温度控制装置，并通过所述连接线路与所述流量采集装置、温度采集装置、双向电动流量控制阀和温度控制装置相连。

本发明优选实施例中，所述智能流温采集控制模块包括传感器、测量单元、主控制器、通信接口和智能单元；所述传感器与测量单元连接；所述测量单元与主控制器连接，用于处理接收到的超声波信号并测量超声波在流体中的传播时间以及测量的温度值；所述通信接口分别与主控制器和智能单元连接，用于发送测量到的流温数据以及实现智能单元与云系统的通信；所述智能单元与主控制器连接，用于存储并实时执行从云系统的大数据分析库下载的流量校正算法；所述主控制器用于接收测量单元所测量的时间值以及温度值，并根据公式计算当前瞬时流速进而得到流量值，控制与其连接的通信接口、智能单元进行工作。

本发明优选实施例中，所述智能流温采集控制模块还包括电源管理单元，所述电源管理单元与其他各单元连接，用于其他各单元的供电管理。

本发明优选实施例中，所述装置还包括人机接口，所述人机接口与所述智能单元连接，用于输入所述智能流温采集控制模块的各参数，并且通过显示屏或者电信号按照协议格式对外输出测量值。

本发明优选实施例中，所述传感器的数量是两个以上。

本发明优选实施例中，所述热交换辅助装置的输入管道连通所述输入主管道，所述热交换辅助装置的输出管道将所述热交换介质传输至所述目标区域进行温度控制；所述热交换辅助装置包括多个管道回路，每个所述管道回路为不同的所述目标区域输入所述热交换介质；所述管道回路依系统在介质换热所在的目标区域蛇形布置。

本发明优选实施例中，多个所述分层结构为一体式封装结构；多个所述分层结构可拆卸连接，相邻的所述分层结构之间通过连接件成为封装结构；所述第一柜体顶部设有吊装装置，底部设有排水装置，所述排水装置为每层所述柜体的底板和两侧第一接线装置的底板角落打孔。

本发明优选实施例中，所述介质换热智能控制系统所述接线连接每个所述热交换辅助装置后汇集于所述第一接线装置中；所述第一柜体的一侧设置有用于安装所述第一接线装置的内凹或外凸，所述第一柜体的接线进出口处防水处理，所述防水处理为：所述第一柜体的接线孔处全部采用航空插头辅以防水盖板的设计，所述盖板为翻盖式设计。

本发明优选实施例中，所述数据采集分析反馈智能控制柜还包括：第二柜体、第二接线装置；其中，所述第二接线装置设置于所述第二柜体的内侧壁上，用于安装所述采集模块、中央处理模块和外设模块；所述采集模块用于采集热交换介质的流量、热交换介质温度和目标区域的温度；所述中央处理模块对所述采集模块采集的数据进行数据处理并将处理后的所述数据上传至云系统进行数据交互，同时，多个所述数据采集分析反馈智能控制柜之间组成局域网进行数据交互。

本发明优选实施例中，所述中央处理模块为智能处理单元，所述智能处理单元完成对目标区域在换热过程中最高温度控制、目标区域换热全过程空间温度变化率协调梯度控制和目标区域换热过程中异常温度控制工况的控制，所述异常温度控制工况包括目标区域内温差过大、浇筑温度过高、环境温度骤降和介质流量供应不足。

本发明优选实施例中，所述数据采集分析反馈智能控制柜内的各模块数量依据所连接的一体流温控制装置的数量进行动态匹配，同时预留一定的备用通道。

本发明优选实施例中，所述中央处理模块包括CPU计算模块，内存模块，存储模块，柜内通讯IO模块；所述外设模块包括外设工控机、外设屏幕、外设键盘鼠标、外设路由器、远程PC端、微信移动端和网页端。

本发明优选实施例中，所述云系统为柔性云系统，依据需求动态分配计算资源；所述数据采集分析反馈智能控制柜配备备用工控机单元，用于定期进行数据备份。

本发明优选实施例中，还提供了一种如上所述的介质换热智能控制系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)介质供应站中的介质流经所述流温介质集成控制柜，在所述数据采集分析反馈智能控制柜中的中央处理模块、外设模块的控制下，调节介质流量、温度至预设，对所述目标区域进行热量输入和输出，实施换热；

(2)智能流温采集控制模块实时采集目标区域温度信息、介质流量信息，中央处理模块/主控制器采用智能PID算法，通过梯度闭环智能学习控制方法进行换热过程中的最高温度控制、目标区域换热全过程空间温度变化率协调梯度控制和目标区域换热过程中异常温度控制工况的控制，所述异常温度控制工况包括目标区域内温差过大、浇筑温度过高、环境温度骤降和介质流量供应不足。

本发明优选实施例中，所述梯度闭环智能学习控制方法采用智能PID调节算法，包括比例环节、积分环节、微分环节和深度学习环节，利用深度学习方法实现自动调参、调控。

本发明优选实施例中，所述智能流温采集控制模块中的智能单元通过执行一定的算法对采集的流量进行校正，算法包括最大流量判定算法、流量连续判定算法以及基于深度强化学习的智能算法。

本发明优选实施例中，从云系统下载最大流量判断准则，所述最大流量判定算法，包括以下步骤：

S401：上电，读取存储的原有规则；

S402：连接与服务器，下载最大流量规则；

S403：启动定时器，测量超声波在流体中传播时间，并根据公式计算当前瞬时流速、进而得到流量值；

S404：当前流量值是否小于最大流量；

S405：若是，则判断此次流量值符合要求，通过通信接口输出；

S406：若否，则判断此次流量值不符合要求，忽略此次采集的流量值，同时记录错误数。

本发明优选实施例中，从云系统下载流量连续判定算法，所述流量连续判定算法，包括以下步骤：

S501：上电，读取存储的原有规则；

S502：连接云系统，下载连续流量规则；

S503：启动定时器，测量超声波在流体中传播时间，并根据公式计算当前瞬时流速、进而得到流量值；

S504：当前流量值是否在某一区间(Min，Max)内，其中，Min为设定的最小流量值，Max为设定的最大流量值；

S505：若是，则判断此次流量值符合要求，通过通信接口输出；

S506：若否，则判断此次流量值不符合要求，忽略此次采集的流量值，同时记录错误数。

本发明优选实施例中，所述基于深度强化学习的智能算法，包括以下步骤：

S601：训练数据集，收集真实场景历史数据；

S602：建立仿真模型，确定奖惩值和状态转移信息，确定策略的动作空间，所有对应动作的价值参数，根据上述流量值决定最佳估计值；

S603：利用训练集对仿真模型进行训练和学习，得到典型模型；

S604：利用所述典型模型进行实时决策。

本发明优选实施例中，通过人机接口手动输入所述智能单元执行的流量校正规则和算法；所述方法根据实际介质流通情况由智能单元选择流量校正算法解算当前流量。

本发明优选实施例中，通过人机接口手动输入所述智能单元执行的流量校正规则和算法，或者，所述智能单元从云系统下载流量校正规则和算法，形成专家系统规则知识库，判断数据采集是否正确，对原始采集数据进行预处理后形成有效数据，再依据有效数据进行调整，再进行调控。

本发明优选实施例中，所述热交换介质温度的控制方法包括如下步骤：

S1:设置流通介质温度；

S2:关闭介质流量控制装置；

S3:打开介质温度控制装置；

S4:介质温度测量装置测量介质温度；

S5：介质达到预定温度，打开介质流量控制装置；

S6:继续测量，发现介质温度下降，减少介质流量控制装置开度，加大介质温度控制功率；

S7:如上步骤反复进行调节，达到实时输出预定温度介质的目标。

本发明优选实施例中，所述热交换介质流量的控制方法包括如下步骤：

S1:设定介质流量F；

S2:设定初始介质流量控制装置的开度；

S3:介质流量测量装置测量当前流量F1，如果当前F1>F，减少介质流量控制装置开度，如果当前F1<F，增加介质流量控制装置的开度；

S4:介质流量测量装置继续测量，如果当前介质流量和设定的介质流量在容许误差范围，停止调节，否则步骤S3循环进行；

S5:对于不能在限定时间T内完成调节的，显示告警信息。

与现有技术相比，本发明产生的有益效果是：

(1)本发明中的介质换热智能控制系统可提高各介质流通回路的可控性。通过将各一体流温阀回路集成于同一柜体中，不仅便于柜体本身的维护和管理，同时也便于现场介质流通管路的维护与管理，可实现对各介质流通回路进行批量或个性化控制。

(2)本发明中的介质换热智能控制系统采用数据采集分析反馈智能控制柜可保证介质换热智能控制系统可持续、高效、抗干扰、可实时地进行数据采集、反馈和控制工作。

(3)本发明中的介质换热智能控制系统采用智能PID算法控制，通过梯度闭环智能学习控制方法进行换热过程中的最高温度控制、目标区域换热全过程空间温度变化率协调梯度控制和目标区域换热过程中异常温度控制工况的控制，如目标区域内温差过大、浇筑温度过高、环境温度骤降和介质流量供应不足等异常温度控制工况，可有效应对各种突发异常情况。

(4)本发明中的介质换热智能控制系统中的通过集成和柜体封装，可大大提升两控制柜内传感器和控制阀门的抗干扰性能，减少现场施工环境对设备的不利影响，同时通过两控制柜的配套使用，可有效发挥对数据的采集和控制功能，同时还可以对介质换热智能控制系统的运行状况进行实时监测和控制。

附图说明

图1为本发明一实施例中的介质换热智能控制系统中的流温介质集成控制柜示意图。

图2为本发明一实施例中的介质换热智能控制系统中的一体流温阀的示意图。

图3是本发明一实施例中的介质换热智能控制系统中的智能流温采集控制模块的结构示意图。

图4是本发明一实施例中的介质换热智能控制系统中的智能流温采集控制模块的超声测量单元的电路图。

图5是本发明一实施例中的介质换热智能控制系统中的智能流温采集控制模块的主控制器的电路图。

图6是本发明一实施例中的介质换热智能控制系统所采用的最大流量判定算法的流程图。

图7是本发明一实施例中的介质换热智能控制系统所采用的流量连续判定算法的流程图。

图8是本发明一实施例中的介质换热智能控制系统所采用的基于深度强化学习的智能算法的流程图。

图9为本发明一实施例中的介质换热智能控制系统中的数据采集分析反馈智能控制柜示意图。

图10为本发明一实施例中的介质换热智能控制系统中的数据采集分析反馈智能控制柜采用的梯度闭环智能学习控制过程示意图。

图11为本发明一实施例中的介质换热智能控制系统整体连接示意图。

其中：1-第一柜体，2-一体流温阀，3-固定支架，4-接线端子盒，5-第一接线，6-流量传感器，7-温度传感器，8-对丝短节，9-电动调节阀，10-智能流温采集控制模块、11-人机交互装置，12-连接线路，13-固定装置，14-温度控制装置，15、三通，16、长对丝，17、第二柜体，18、固定接线盘，19、流量模块，20、进出水温度模块，21、混凝土温度模块，22、电源模块，23、CPU模块，24、CPU存储卡模块，25、辅助模块，26、断路器，27、插座，28、端子排，29、外设工控机，30、外设屏幕，31、外设键盘鼠标，32、外设路由器，33、第二接线，34、数据采集分析反馈智能控制柜，35、流温通水集成控制柜，36、混凝土温度传感器，37、混凝土块内冷却水管，38、出站总管，39、冷却机组，40、控制柜支管，41、通水主管，42、入混凝土块前支管，43、云系统，44、入站总管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例中的介质换热智能控制系统，包括：热交换装置、热交换辅助装置和控制装置，所述热交换装置安装于混凝土块表面或内部，用于与所述混凝土块交换热量，将热量从所述混凝土块导入或导出，以控制所述混凝土块的温度；所述热交换辅助装置用于为热交换装置输入热交换介质和将经热交换后的介质从热交换装置中输出。

其中，热交换装置安装于混凝土大坝表面和/或内部，用于与混凝土大坝交换热量，将热量从所述大坝导出或者导入，实现对所述混凝土大坝的温度控制，所述温度控制包括对混凝土大坝的降温换热，也包括对混凝土大坝的加热保温。优选地，所述热交换装置包括至少两个主管道，所述至少两个主管道一个用于热交換介质的输入，另一个用于热交换后介质的输出。如果在建大坝采用分仓浇筑，也即存在多个浇筑仓时，每个浇筑仓均需设立独立的热交换装置，以便实现个性化的温度控制。

所述热交换辅助装置与热交换装置连接，用于为热交换装置输入热交换介质，同时也将经过热交换后的介质从热交换装置中输出，所述热交换辅助装置包括一体流温控制装置等热交换辅助装置。所述热交换辅助装置包括介质流量控制装置、介质流量测量装置和介质温度测量装置，所述介质流量控制装置、介质流量测量装置和介质温度测量装置集成于一体流温控制装置中，所述一体流温控制装置为多个，每个所述一体流温控制装置对应一个所述热交换介质的回路，多个所述一体流温控制装置设置于流温通水集成控制柜35中；所述控制装置包括中央处理模块、采集模块和外设模块，所述中央处理模块、采集模块和外设模块封装设置于数据采集分析反馈智能控制柜34中，所述中央处理模块采用智能PID算法对所述热交换介质的流量、温度进行控制；所述流温通水集成控制柜35和数据采集分析反馈智能控制柜34设置于所述热交换介质的回路中，所述控制装置控制所述热交换介质从热交换介质站中输出，经所述回路及回路中的所述热交换辅助装置、热交换装置完成与所述混凝土块的热量交换。

本发明实施例中，如附图11所示，热交换介质优选为水，冷却机组39提供的冷却水经出站总管38进入通水主管41，并流经控制柜支管40进入流温通水集成控制柜35，流温通水集成控制柜35对冷却水的水温、流速和流量进行调节，冷却水后流经入混凝土块前支管42进入混凝土块内，沿混凝土块内冷却水管37对混凝土块进行冷却，与混凝土块完成热交换的冷却水经入站总管44返回冷却机组39。在冷却水与混凝土块进行热交换的过程中，数据采集分析反馈智能控制柜34实时采集冷却水的水温、流速和流量及混凝土块的温度信息，并与云系统43进行数据交换，通过控制流温通水集成控制柜35实时控制调节冷却水的温度、流速及流量，至完成热交换过程。

本发明实施例中，介质换热智能控制系统包括流温通水集成控制柜35，如图1所示，包括：第一柜体1、一体流温阀2、固定支架3、接线端子盒4和第一接线5；其中，一体流温阀2、固定支架3安装于第一柜体1内部；接线端子盒4安装于第一柜体1外部；第一接线5连接一体流温阀2和接线端子盒4，从接线端子盒4一侧引出；第一柜体1为分层结构，多个分层结构为一体式或可分拆式。

本发明实施例中，固定支架3固定安装于第一柜体1上，每个分层结构中设置一个固定支架3，每个固定支架3上安装有多个一体流温阀2，固定支架3需满足所有一体流温阀2的承重要求，同时足以抵抗现场直接进行管路套接时对一体流温阀2整体的扭转作用，固定支架3采用轨道式设计，可动态调整与一体流温阀2的结合型式。一体流温阀2边缘与固定支架3预留的卡槽固定，依据不同一体流温阀2的器件构成可个性化开孔形成不同形状的卡槽，提高了第一柜体1对于基本元器件的适应性，同时通过采用下位卡槽与上位螺丝固定的方式强化了一体流温阀2的固定效果，便于拆卸维护；固定支架3双半圆可拆卸封闭板，一方面可以对内部一体流温阀2形成有效保护，另一方面也便于出现故障时拆卸检修。第一柜体1的一侧边界设置有凹槽，以满足防水要求，凹槽用于安装为线路转接装置的接线端子盒4，接线端子盒4可采用内凹(内嵌)或外凸(壁挂)两种设计，便于充分利用第一柜体1内部空间，缩小第一柜体1尺寸，节约现场布设所需场地空间。第一柜体1的侧面设有保温装置，且可拆卸，保温装置为隔热保温板，保护电子器件。同时第一柜体1的接线孔处全部采用航空插头辅以防水盖板(可翻盖)的方式进行防水设计，可有效防水，避免第一柜体1内通水或外部环境水对电子器件造成腐蚀。在介质换热智能控制系统每层第一柜体1的底板和两侧接线端子盒4的底板角落打孔，便于将第一柜体1内部冷凝水快速排出柜内，防止第一柜体1内通水换热过程一体流温阀2表面的冷凝水滞留损坏一体流温阀2及第一接线5。第一接线5包括温度传感器、流量传感器和电动调节阀的外引线、将一体流温阀2的外引线汇总引向接线端子盒4的中转线和经接线端子盒4转接之后与数据控制柜连接的总接线。第一柜体1为钢板材料的长方体框架，采用封装结构，需同时满足现场进行管路套接的固定要求、通水过程水体渗漏的排水需求、线路的防水需求和现场分层吊装的强度要求；其中，为了满足现场搬运需求，多个分层结构结构相同，多个分层结构通过螺栓固定连接。第一柜体1顶部带有吊环，方便吊装，侧板可拆卸，方便检修。

其中，介质换热智能控制系统中流温通水集成控制柜35中的每一个一体流温阀2为现场通水管路的一部分回路，通过位于第一柜体1内的这部分回路可以对进水温度数据进行采集和传输(通过三通与温度传感器7实现)，同时可对流量数据进行采集和传输(通过流量传感器实现)，同时还可以通过控制阀门开度来控制通水流量(通过电动调节阀9实现)。以此实现对现场的通水控温过程进行监测和控制的目的，并通过连线与数据控制柜进行数据的上传和指令的接收，实现闭环控制；一个数据控制柜可对多台介质换热智能控制系统进行控制，从而满足现场不同的施工需求。

本实施例流温通水集成控制柜35中的一体流温阀2，如图2所示，包括：从左至右依次连接的长对丝16、电动调节阀9、对丝短节8、三通15、和流量传感器6，长对丝16右端的外丝与电动调节阀9左端的内丝连接，电动调节阀9另一端的内丝与对丝短节8左端的外丝连接，对丝短节8另一端的外丝与三通15左端的内丝连接，三通15右端的内丝与流量传感器6左端的外丝连接。具体地，温度传感器7插设于三通15中，温度传感器7数字温度计，实时测量流体温度；长对丝16的左端和流量传感器6的右端部安装有过滤阀，用于过滤流体中的杂质，防止堵塞。长对丝16和对丝短节8均为双外丝，外丝长度为20mm，长对丝16长度为230mm，对丝短节8的长度为100mm；电动调节阀9为双内丝，内丝长度为27mm，电动调节阀9的两端为八边形，固定安装于固定支架上；三通15为双内丝，内丝长度为15mm，温度传感器7外径为5.7-5.8mm，三通15接温度传感器7的孔口内径为6mm，流量传感器6为双外丝，外丝长度为18mm，流量传感器6中部为六边形，安装于固定支架上，流量传感器6为涡轮流量计或超声波流量计，电动调节阀9为电磁调节阀。

本发明实施例中，一体流温阀2还包括智能流温采集控制模块10、人机交互装置11、连接线路12、固定装置13和温度控制装置14，所述智能流温采集控制模10和人机交互装置11通过所述固定装置13固定于管道上，并通过连接线路12与流量采集装置、温度采集装置、双向电动流量控制阀和温度控制装置相连。

本发明实施例中，一体流温控阀2还包括电源管理单元、单片机及外围电路、存储单元和通讯单元，所述智能流温采集控制模10与上位机进行通讯，所述一体流温阀2提供485和M-BUS接口；一体流温阀2还包括显示及操控单元，所述显示单元为显示屏，所述显示屏显示当前各所述装置和单元的状态，通过按键来切换显示模式；所述通讯单元为有线或无线通讯单元；所述管道上设置有观察窗，用于观察介质流量及介质的气泡。所述第一柜体1内的一体流温阀2数量依据所连接的回路数量、混凝土温度计数量进行动态匹配，同时需要预留一定的备用回路，提高系统运行的稳定性，确保介质换热智能控制系统与现场预埋管位置数量的匹配关系，避免现场应用过程中出现远距离绕接等现象，增加施工难度，介质换热智能控制系统一层的流温阀2的数量不是固定的，可以动态调整。此外，一体流温阀2可双向运行。可选实施例中，流量传感器6还可以为对流过管路的流体流量进行监测的超声波传感器、电磁波传感器或满足要求的其他型式的流量传感器。

本发明可选实施例中，提供了一种采用上述一体流温阀的温度控制方法，步骤如下：

S1:设置流通介质温度；

S2:关闭电动调节阀9；

S3:打开介质温度控制装置14；

S4:温度传感器7测量介质温度；

S5：介质达到预定温度，打开介质流量控制装置；

S6:继续测量，发现介质温度下降，减少电动调节阀9开度，加大介质温度控制装置14功率；

S7:如上步骤反复进行调节，达到实时流出介质的目标。

本发明可选实施例中，还提供了一种采用上述一体流温阀的流量控制方法，步骤如下：

S1:设定介质流量F；

S2:设定初始电动调节阀9的开度；

S3:介质流量测量装置测量当前流量F1，如果当前F1>F，减少电动调节阀9开度，如果当前F1<F，增加电动调节阀9的开度；

S4:介质流量测量装置继续测量，如果当前介质流量和设定的介质流量在容许误差范围，停止调节，否则步骤S3循环进行；

S5:对于不能在限定时间T内完成调节的，显示告警信息。

本发明实施例中，一体流温阀2中的智能流温采集控制模10，如图3所示，包括：传感器101、测量单元102、主控制器103、电源管理单元104、通信接口105、智能单元106、人机接口107，通水管段。传感器101可以是超声换能器，与测量单元102连接，用于发射和接收超声波。超声换能器的数量可以是2个，或者更多个。传感器101还可以是温度计，温度计的数量可以是多个。测量单元102，与主控制器103连接，用于处理接收到的超声波信号并测量超声波在流体中的传播时间以及测量的温度值。测量单元102的一个实现电路，如图4所示，是由GP22及外围电路组成；通信接口105，分别与主控制器103和智能单元106连接，用于发送测量到的流量数据、以及实现智能单元106与云系统的通信；智能单元106，与主控制器103连接，用于存储并执行从云系统的大数据分析库下载的流量校正算法；人机接口107，与智能单元106连接，用于手动输入所述流温采集控制模块的各参数；主控制器103，用于接收测量单元102，所测量的时间值以及温度值，并根据公式计算当前瞬时流速、进而得到平均流量值；控制与其连接的通信接口105、智能单元106进行工作。主控制器103的一个实现电路，如图5所示，由STM32单片机及外围电路组成。

可选实施例中，一体流温阀2中还包括电源管理单元104，与其他各单元连接，用于其他各单元的供电管理。超声换能器、测量单元102的作用如通常的超声波流量计。智能单元106通过执行一定的规则和算法对采集的流量进行校正。算法可以有若干种，包括最大流量判定算法、流量连续判定算法以及基于深度强化学习的智能算法。

本发明实施例中，如图6所示，所采用的最大流量判定算法，包括：

步骤401，上电，读取存储的原有规则；

步骤402，连接云系统，下载最大流量规则；

步骤403，启动定时器，测量超声波在流体中传播时间，并根据公式计算当前瞬时流速、得到流量值；

步骤404，判断当前流量值是否小于最大流量；

步骤405，若是，则判断此次流量值符合要求，通过通信接口输出；

步骤406，若否，则判断此次流量值不符合要求，忽略此次采集的流量值，同时记录错误数。

本发明实施例中，如图7所示，所采用的流量连续判定算法，包括：

步骤501，上电，读取存储的原有规则；

步骤502，连接云系统，下载连续流量规则；

步骤503，启动定时器，测量超声波在流体中传播时间，并根据公式计算当前瞬时流速、得到流量值；

步骤504，判断当前流量值是否在某一区间(Min，Max)内，其中，Min为设定的最小流量值，Max为设定的最大流量值；

步骤505，若是，则判断此次流量值符合要求，通过通信接口输出；

步骤506，若否，则判断此次流量值不符合要求，忽略此次采集的流量值，同时记录错误数。

本发明实施例中，所采用的基于深度强化学习的智能算法，如图8所示，包括以下步骤：

S601，训练数据集，收集真实场景历史数据；

S602，建立仿真模型，确定奖惩值和状态转移信息，确定策略的动作空间，所有对应动作的价值参数，根据上述流量值决定最佳估计值；

S603，利用训练集对仿真模型进行训练和学习，得到典型模型；

S604，利用所述典型模型进行实时输出流量值。

其伪代码描述如下：

输入：迭代轮数T，状态特征维度n，动作集A，步长α、β，衰减因子γ，探索率∈，Critic网络和Actor网络。

输出：Actor网络参数θ、Critic网络参数w。

执行：

1、随机初始化所有的状态S和动作对应的价值Q；

2、迭代循环i从1到T：

a)初始化S为当前状态序列的第一个状态，得到其特征向量φ(S)；

b)在Actor网络中使用φ(S)作为输入，输出动作A，基于动作A得到新的状态S′，反馈R；

c)在Critic网络中分别使用φ(S)、φ(S′)作为输入，得到Q值输出V(S)、V(S′)；

d)计算时序差分TD误差δ＝R+γV(S′)-V(S)；

e)Critic网络参数w的梯度更新：使用均方差损失函数∑(R+V(S′)-V(S,w))²；

f)TD误差为δ(t)＝Rt+1+γQ(St+1，At+1)-Q(St，At)，更新Actor网络参数θ：

以上三种算法仅为举例，并不是说只有上述三种算法才适用于本发明，其他流量校正规则和算法均可。这些算法通过云系统的大数据分析库下载到智能单元106。此外，还可以通过人机接口，例如触摸屏或者键盘，来手动输入流量校正规则和算法。智能单元106从云系统下载流量校正规则和算法，形成专家系统规则知识库，判断数据采集是否正确，对原始采集数据进行预处理后形成有效数据，再依据有效数据进行调整，再进行调控。

本发明实施例中，介质换热智能控制系统还包括一种数据采集分析反馈智能控制柜34，如附图9所示，包括：第二柜体17、固定接线盘18、采集模块、中央处理模块和外设模块；其中，第二柜体17为长方体框架，由钢板材料焊接，第二柜体17需同时满足可容纳所有器件的尺寸要求、现场施工吊装的强度要求、防水和高温的要求以及其他特殊施工要求，第二柜体17的一面为可开闭的门，便于设备运行状况的检查与维修；固定接线盘18设置于第二柜体17面积最大的侧壁上，用于安装采集模块、中央处理模块和外设模块；采集模块用于采集流量、进出水温和混凝土温度；固定接线盘18、采集模块、中央处理模块和外设模块全部封装设置于第二柜体17中，通过模块化的方法进行了功能归集，通过使器件标准化的方法提高了设备的可扩展性，通过第二柜体17封装和固定接线盘梳理18的方法优化了布局。

随着现场开仓数量增多、时间的推进，数据量越来越大，云系统优选为柔性云系统，依据需求动态分配计算资源，避免崩溃。数据采集分析反馈智能控制柜34同时还配备备用服务器，用于定期进行数据备份，多点备份；服务器下发控制电磁阀命令时间间隔、命令下达到命令实现所需时间、温度流量等数据采集一次所需时间需要匹配并进行设计计算，将轮询控制变为并行控制，减少反射弧反应时间，提高控制效率。数据采集分析反馈智能控制柜34内各模块采用的电子器件数量需依据所连接的集成一体流温阀、集成控制柜数量、混凝土温度计数量进行动态匹配，同时需要预留一定的备用通道，提高系统运行的稳定性，避免现场应用过程中出现超负荷运行等现象。值得一提的是，数据采集分析反馈智能控制柜34内部布局需要进行动态优化，固定接线盘18设定成轨道式或拼图式，可动态优化采集柜内部布局，便于充分利用第二柜体17内部空间，缩小第二柜体17的尺寸，节约现场布设所需场地空间。

具体地，采集模块包括流量模块19、进出水温度模块20和混凝土温度模块21；所述流量模块19为采集和控制流量数据的集成电路板；进出水温度模块20为采集和控制进出水温度数据的集成电路板；混凝土温度模块21为采集和控制混凝土温度数据的集成电路板；这三种模块均为标准化的自定制模块，一方面可切实满足智能通水温控2.0系统对于流量、进出水温度和混凝土温度数据的采集、反馈和控制功能需求，另一方面可保证模块的进一步优化升级和系统的可扩展性。为提高控制稳定性，缩短控制时间，提高控制精准度，模块仍有很大优化空间；可借鉴西门子等进行模块的研发优化完善，即通过优化模块内的电子元器件和修改基于模块的小程序，从软件硬件两个角度提高模块智能化水平。

本发明实施例中，所述中央处理模块包括电源模块22、CPU模块23、CPU存储卡模块24和辅助模块25，优选为CPU计算模块，内存模块，存储模块，柜内通讯IO模块；上述模块包含电源、CPU、存储卡和其它提供辅助功能的逻辑控制器件，以上元器件均为市场已有生产的标准化器件。外设工控机29为数据的中央处理装置；外设屏幕30为工控机的显示装置；外设键盘鼠标31为工控机的操作控制装置；外设路由器32为数据的网络传输设备；外设设备也封装在第二柜体17中，通过将外设设备独立封装于每一第二柜体17中，可使每个第二柜体17独立的发挥其功能，同时当第二柜体17出现故障时，可以打开第二柜体17通过外设设备进行检测和维修，同时也可以对整个第二柜体进行整体替换与位置转移。数据采集分析反馈智能控制柜34还包括断路器26、插座27、端子排28和第二接线33。断路器26控制电源开闭；插座27提供电源输出的基座；端子排28为单排或双排，为电流或电压输出的转接器；以上元器件均为市场已有生产的标准化器件。第二接线33包括各电子器件之间的连接线和所述连接线归集之后从第二柜体17向外引出的总接线。流量模块19、进出水温度模块20、混凝土温度模块21、电源模块22、CPU模块23、CPU存储卡模块24、辅助模块25、断路器26、插座27、端子排28、外设工控机29、外设屏幕30、外设键盘鼠标31、外设路由器32和第二接线33的基座为固定接线盘18，固定接线盘18作为固定各模块器件的基座，是梳理归整各接线的基架，可极大地优化各元器件的布局，进行功能的分区与集中布置，改善目前系统线路杂乱易出故障的缺陷。可选实施例中，现场外设设备还包括远程PC端、微信移动端、网页端等多种人机交互渠道，为现场施工人员、后方技术管理人员等参建多方提供了多种渠道，缩短了人员与硬件设备间的空间距离，提高了生产效率。

本发明实施例中，集成通水控制柜35与上述实施例中的数据采集分析反馈智能控制柜34配合使用，为所述数据采集分析反馈智能控制柜34提供监测数据。集成控制柜和数据采集分析反馈智能控制柜34之间采取无线或有线传输数据的方式，便于适应现场不同的作业环境。优选地，集成控制柜、数据采集分析反馈智能控制柜34接线出口处增加防水盖板，数据采集分析反馈智能控制柜34内工控机等特殊部件做好防水处理，双备份，此外，上述两第二柜体内采用防鼠板，做防鼠处理。可选实施例中，本发明还提供了一种智能控制柜，集成上述数据采集分析反馈智能控制柜34和集成控制柜，所述数据采集分析反馈智能控制柜34内的器件集成化固定于所述集成控制柜侧边，形成所述智能控制柜，所述智能控制柜直接和所述云系统43进行数据交互，所述智能控制柜间组成局域网进行数据交互，群体互联互通，为全坝智能动态联调奠定硬件基础。

数据采集分析反馈智能控制柜34工作流程主要包括传感数据的上传和控制指令的下达两个工作过程。在进行传感数据的上传时，由智能通水温控2.0系统硬件设备中的集成控制柜和施工现场预埋的混凝土温度传感器和其他传感器设备采集的数据可通过接线输入到该数据采集分析反馈智能控制柜34中，第二柜体17内的各种元器件会协调工作，对数据进行转换和计算，并将处理之后的数据上传到云系统43的数据库中，完成数据的上传过程；在进行控制指令的下达时，由系统软件客户端发出的控制指令，通过网络传输给该数据采集反馈集成控制柜，该第二柜体17内的各种元器件会协调工作，对控制指令进行翻译和转换，并通过接线传输给集成控制柜，完成控制指令的下达过程。该数据采集分析反馈智能控制柜34的功能就相当于一个数据和指令的中转处理站。

本发明实施例中，还提供了一种混凝土温度控制方法，混凝土在换热过程中需进行最高温度控制，即混凝土浇筑后不同浇筑仓应达到的最高温度的控制；大坝最高温度控制与中热、低热混凝土的性质、标号、不同分区、时段及早通水早晚有关。控制混凝土最高温度是为了避免基础温差、上下层温差、内外温差过大导致大体积混凝土温度应力过大或混凝土开裂。大坝混凝土施工最高温度的确定主要考虑了以下几个因素：

①为控制基础温差应力，最高温度应不超过接缝灌浆温度和容许温差之和；②为控制内外温差应力，最高温度应不超过由内外温差确定的最高温度；③最高温度限制应根据约束区和非约束区混凝土所受约束强弱不同加以区别，实际控制过程中需要分区(分河床坝段、岸坡坝段以及分大坝)；④最高温度限制应根据混凝土浇筑时季节、混凝土本身的热力学特性不同加以区别。

本发明实施例中，数据采集分析反馈智能控制柜34采用梯度闭环控制学习方法，如下，如附图10所示：

所述梯度闭环智能控制学习方法利用一个传统的PID控制器和一个基于深度学习的控制器。传统的PID控制器需要大量的时间和精力来调参而且由于混凝土温度场演变的非线性和大滞后性并不适用于本发明，只有在结合了深度学习网络技术后进行动态实时调参才能较好的完成温控工作。

(1)比例环节：即时成比例地反应控制系统的流量偏差信号：K_pe(t)。在流量的模拟G(s)控制器中，比例环节对流量偏差瞬间作出反应。比例系数K_p选择必须恰当，才能过渡时间少，静差小而能达到稳定的技术效果，在实际的流量控制中此比例可根据经验确定，通过在现场反复调节实验，也可以在了解了不同混凝土不同季节和冷却水站供水特性智能学习。

(2)积分环节：主要用于消除静态误差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越大，也就是调整流量的时间间隔越大，积分作用越弱，反之则越强。积分环节的数学式表示是：

只要存在偏差，它的控制作用就不断的增加，特别是控制的参数增加到一定量后，系统循环响应的量会导致系统运行负荷增加，必须根据实际不同智能控温阶段的具体要求来确定积分常数TI，。

(3)微分环节：微分环节：

偏差变化的越快，微分控制器的输出就越大，在偏差值变大之前进行修正。微分作用的引入，将有助于减小超调量，克服振荡，间接使温度控制系统趋于稳定，微分环节的作用由微分时间常数TD决定。TD越大时，则它抑制偏差e(t)变化的作用越强；TD越小时，则它反抗偏差e(t)变化的作用越弱。

(4)深度学习环节；根据现场工况及长期智能温控工作的经验积累，采用深度强化学习Deep reinforcement learning-DRL方法构建上述控制器。下述方法具体实现步骤为如下：

S1：训练集，收集过往真实场景大体积混凝土温控信息，包括水工大坝控温资料、混凝土实测温度、水管压力、流量、气温和水温等。

S2：建立DQN网络，确定奖惩值Reward和状态State转移信息，确定策略的动作空间(通水管流量)，所有水管对应动作的价值参数，根据上述流量值确定最佳动作。

S3：利用训练集对仿真模型进行训练和学习，得到典型数据集。

S4：利用上述训练好的模型进行实时流量调整。

梯度闭环控制学习方法还包括：混凝土换热全过程空间温度变化率协调梯度控制；根据达到最高温度和接缝灌浆温度调整容许温度变化率

根据混凝土标号、分区、龄期、空间和季节形成达到最高温度前的连续升温，最高温度后的连续降温，接缝后可控的温升控制。空间温度梯度协调控制才能实现个性化协调控制。

内部温度(空间)梯度

如下：

q_w为通水流量；T_w为通水温度；

控温过程温度对时间的梯度

为：

q_w为通水流量；T_w为通水温度；

通过分期冷却及控温时间协调实现温度梯度控制，使各灌区温度、温降幅度形成合适的梯度。

本发明实施例中，该控制方法还可以对混凝土换热过程中的异常温度控制工况进行控制，具体地，异常温度控制工况可为混凝土块内温差过大、浇筑温度过高、环境温度骤降、通水流量供应不足等控制工况；数据采集分析反馈智能控制柜34上安装实时小型环境测量系统，包括风速，大气气温，湿度等数据的采集，并与云系统采集控制分析系统耦合对接，及时发出预警、预报，调整控温策略；同时要考虑到冷冲击、早龄期混凝土开裂等问题，基于温度变化协调控制的原则对各阶段的降温速率进行控制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (23)

1.一种介质换热智能控制系统，包括：热交换装置、热交换辅助装置和控制装置，所述热交换装置安装于目标区域表面或内部，用于与所述目标区域交换热量，将热量从所述目标区域导入或导出，以控制所述目标区域的温度；所述热交换辅助装置用于为热交换装置输入热交换介质和将经热交换后的介质从热交换装置中输出；

其特征在于：所述热交换辅助装置包括介质流量控制装置、介质流量测量装置和介质温度测量装置，所述介质流量控制装置、介质流量测量装置和介质温度测量装置集成于一体流温控制装置中，所述一体流温控制装置为多个，每个所述一体流温控制装置对应一个所述热交换介质的回路，多个所述一体流温控制装置设置于流温介质集成控制柜中；

所述热交换辅助装置中的一体流温控制装置包括温度采集装置和流量采集装置，根据外部指令实时控制所述热交换介质流量的大小和方向，实时采集所述热交换介质的温度和传输瞬时流量或累计流量；所述一体流温控制装置具有双向电动流量控制阀、数字测温装置、双向超声波流量计和过滤装置；所述一体流温控制装置的数量依据实际所需热交换介质的回路数量、目标区域内温度计的数量进行动态匹配，同时预留一定的备用回路；所述一体流温控制装置还包括智能流温采集控制模块、人机交互装置、连接线路和温度控制装置，并通过所述连接线路与所述流量采集装置、温度采集装置、双向电动流量控制阀和温度控制装置相连；所述智能流温采集控制模块包括传感器、测量单元、主控制器、通信接口和智能单元；所述传感器与测量单元连接；所述测量单元与主控制器连接，用于处理接收到的超声波信号并测量超声波在流体中的传播时间以及测量的温度值；所述通信接口分别与主控制器和智能单元连接，用于发送测量到的流温数据以及实现智能单元与云系统的通信；所述智能单元与主控制器连接，用于存储并实时执行从云系统的大数据分析库下载的流量校正算法；所述主控制器用于接收测量单元所测量的时间值以及温度值，并根据公式计算当前瞬时流速进而得到流量值，控制与其连接的通信接口、智能单元进行工作；

所述控制装置包括中央处理模块、采集模块和外设模块及通过网络连接的远端云系统，所述中央处理模块、采集模块和外设模块封装设置于数据采集分析反馈智能控制柜中，所述中央处理模块采用智能PID算法对所述热交换介质的流量、温度进行梯度控制；所述云系统接收数据采集分析反馈智能控制柜上传的数据并通过运行一定的算法下发指令；所述数据采集分析反馈智能控制柜在云系统断链的情况下按照中央处理模块内的系统保持一段时间的自主工作；

所述流温介质集成控制柜和数据采集分析反馈智能控制柜设置于所述热交换介质的回路中，所述控制装置控制所述热交换介质从热交换介质站中输出，经所述回路及回路中的所述热交换辅助装置、热交换装置完成与所述目标区域的热量交换。

2.根据权利要求1所述的介质换热智能控制系统，其特征在于，所述流温介质集成控制柜包括第一柜体，所述第一柜体包括多个分层结构；固定装置，用于固定安装多个所述热交换辅助装置；所述热交换辅助装置的接线汇集于所述柜体的第一接线装置；所述固定装置位于每个所述分层结构中，每个所述固定装置上安装有多个热交换辅助装置，多个所述热交换辅助装置集成于每个所述分层结构、输入主管道中的所述热交换介质流经所述分层结构中每个所述热交换辅助装置，与目标区域交换热量后流入输出主管道。

3.根据权利要求2所述的介质换热智能控制系统，其特征在于，所述智能流温采集控制模块还包括电源管理单元，所述电源管理单元与其他各单元连接，用于其他各单元的供电管理。

4.根据权利要求3所述的介质换热智能控制系统，其特征在于：所述装置还包括人机接口，所述人机接口与所述智能单元连接，用于输入所述智能流温采集控制模块的各参数，并且通过显示屏或者电信号按照协议格式对外输出测量值。

5.根据权利要求4所述的介质换热智能控制系统，其特征在于：所述传感器的数量是两个以上。

6.根据权利要求2所述的介质换热智能控制系统，其特征在于，所述热交换辅助装置的输入管道连通所述输入主管道，所述热交换辅助装置的输出管道将所述热交换介质传输至所述目标区域进行温度控制；所述热交换辅助装置包括多个管道回路，每个所述管道回路为不同的所述目标区域输入所述热交换介质；所述管道回路依系统在介质换热所在的目标区域蛇形布置。

7.根据权利要求6所述的介质换热智能控制系统，其特征在于，多个所述分层结构为一体式封装结构；多个所述分层结构可拆卸连接，相邻的所述分层结构之间通过连接件成为封装结构；所述第一柜体顶部设有吊装装置，底部设有排水装置，所述排水装置为每层所述柜体的底板和两侧第一接线装置的底板角落打孔。

8.根据权利要求7所述的介质换热智能控制系统，其特征在于，所述介质换热智能控制系统所述接线连接每个所述热交换辅助装置后汇集于所述第一接线装置中；所述第一柜体的一侧设置有用于安装所述第一接线装置的内凹或外凸，所述第一柜体的接线进出口处防水处理，所述防水处理为：所述第一柜体的接线孔处全部采用航空插头辅以防水盖板的设计，所述盖板为翻盖式设计。

9.根据权利要求1所述的介质换热智能控制系统，其特征在于，所述数据采集分析反馈智能控制柜还包括：第二柜体、第二接线装置；其中，所述第二接线装置设置于所述第二柜体的内侧壁上，用于安装所述采集模块、中央处理模块和外设模块；所述采集模块用于采集热交换介质的流量、热交换介质温度和目标区域的温度；所述中央处理模块对所述采集模块采集的数据进行数据处理并将处理后的所述数据上传至云系统进行数据交互，同时，多个所述数据采集分析反馈智能控制柜之间组成局域网进行数据交互。

10.根据权利要求9所述的介质换热智能控制系统，其特征在于，所述中央处理模块为智能处理单元，所述智能处理单元完成对目标区域在换热过程中最高温度控制、目标区域换热全过程空间温度变化率协调梯度控制和目标区域换热过程中异常温度控制工况的控制，所述异常温度控制工况包括目标区域内温差过大、浇筑温度过高、环境温度骤降和介质流量供应不足。

11.根据权利要求9所述的介质换热智能控制系统，其特征在于，所述数据采集分析反馈智能控制柜内的各模块数量依据所连接的一体流温控制装置的数量进行动态匹配，同时预留一定的备用通道。

12.根据权利要求9所述的介质换热智能控制系统，其特征在于，所述中央处理模块包括CPU计算模块，内存模块，存储模块，柜内通讯IO模块；所述外设模块包括外设工控机、外设屏幕、外设键盘鼠标、外设路由器、远程PC端、微信移动端和网页端。

13.根据权利要求9所述的介质换热智能控制系统，其特征在于，所述云系统为柔性云系统，依据需求动态分配计算资源；所述数据采集分析反馈智能控制柜配备备用工控机单元，用于定期进行数据备份。

14.一种如权利要求1-13任一项所述的介质换热智能控制系统的控制方法，包括如下步骤：

（1）介质供应站中的介质流经所述流温介质集成控制柜，在所述数据采集分析反馈智能控制柜中的中央处理模块、外设模块的控制下，调节介质流量、温度至预设，对所述目标区域进行热量输入和输出，实施换热；

（2）智能流温采集控制模块实时采集目标区域温度信息、介质流量信息，中央处理模块/主控制器采用智能PID算法，通过梯度闭环智能学习控制方法进行换热过程中的最高温度控制、目标区域换热全过程空间温度变化率协调梯度控制和目标区域换热过程中异常温度控制工况的控制，所述异常温度控制工况包括目标区域内温差过大、浇筑温度过高、环境温度骤降和介质流量供应不足。

15.根据权利要求14所述的介质换热智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述梯度闭环智能学习控制方法采用智能PID调节算法，包括比例环节、积分环节、微分环节和深度学习环节，利用深度学习方法实现自动调参、调控。

16.根据权利要求14所述的介质换热智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述智能流温采集控制模块中的智能单元通过执行一定的算法对采集的流量进行校正，算法包括最大流量判定算法、流量连续判定算法以及基于深度强化学习的智能算法。

17.根据权利要求16所述的介质换热智能控制系统的控制方法，其特征在于，从云系统下载最大流量判断准则，所述最大流量判定算法，包括以下步骤：

S401：上电，读取存储的原有规则；

S402：连接与服务器，下载最大流量规则；

S403：启动定时器，测量超声波在流体中传播时间，并根据公式计算当前瞬时流速、进而得到流量值；

S404：当前流量值是否小于最大流量；

S405：若是，则判断此次流量值符合要求，通过通信接口输出；

S406：若否，则判断此次流量值不符合要求，忽略此次采集的流量值，同时记录错误数。

18.根据权利要求16所述的介质换热智能控制系统的控制方法，其特征在于，从云系统下载流量连续判定算法，所述流量连续判定算法，包括以下步骤：

S501：上电，读取存储的原有规则；

S502：连接云系统，下载连续流量规则；

S503：启动定时器，测量超声波在流体中传播时间，并根据公式计算当前瞬时流速、进而得到流量值；

S504：当前流量值是否在某一区间(Min，Max)内，其中，Min为设定的最小流量值，Max为设定的最大流量值；

S505：若是，则判断此次流量值符合要求，通过通信接口输出；

S506：若否，则判断此次流量值不符合要求，忽略此次采集的流量值，同时记录错误数。

19.根据权利要求16所述的介质换热智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述基于深度强化学习的智能算法，包括以下步骤：

S601：训练数据集，收集真实场景历史数据；

S602：建立仿真模型，确定奖惩值和状态转移信息，确定策略的动作空间，所有对应动作的价值参数，根据上述流量值决定最佳估计值；

S603：利用训练集对仿真模型进行训练和学习，得到典型模型；

S604：利用所述典型模型进行实时决策。

20.根据权利要求16所述的介质换热智能控制系统的控制方法，其特征在于，通过人机接口手动输入所述智能单元执行的流量校正规则和算法；所述方法根据实际介质流通情况由智能单元选择流量校正算法解算当前流量。

21.根据权利要求20所述的介质换热智能控制系统的控制方法，其特征在于，通过人机接口手动输入所述智能单元执行的流量校正规则和算法，或者，所述智能单元从云系统下载流量校正规则和算法，形成专家系统规则知识库，判断数据采集是否正确，对原始采集数据进行预处理后形成有效数据，再依据有效数据进行调整，再进行调控。

22.根据权利要求14所述的介质换热智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述热交换介质温度的控制方法包括如下步骤：

S1: 设置流通介质温度；

S2: 关闭介质流量控制装置；

S3: 打开介质温度控制装置；

S4: 介质温度测量装置测量介质温度；

S5：介质达到预定温度，打开介质流量控制装置；

S6: 继续测量，发现介质温度下降，减少介质流量控制装置开度，加大介质温度控制功率；

S7: 如上步骤反复进行调节，达到实时输出预定温度介质的目标。

23.根据权利要求14所述的介质换热智能控制系统的控制方法，其特征在于，所述热交换介质流量的控制方法包括如下步骤：

S1: 设定介质流量F；

S2: 设定初始介质流量控制装置的开度；

S3: 介质流量测量装置测量当前流量F1，如果当前F1>F，减少介质流量控制装置开度，如果当前F1<F，增加介质流量控制装置的开度；

S4: 介质流量测量装置继续测量，如果当前介质流量和设定的介质流量在容许误差范围，停止调节，否则步骤S3循环进行；

S5: 对于不能在限定时间T内完成调节的，显示告警信息。

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