CN111722661A - 一种混凝土养护监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土的养护技术领域，尤其为一种混凝土养护监控系统，包括：信号采集模块，其用于对混凝土的温度、湿度信号实时监测，并上传到单片机；控制显示模块，其包括单片机，该单片机用于接收信号采集模块上传的数据，处理并下发执行指令信号；执行模块，其包括控制部分、加热器以及水泵电机；其中：所述控制显示模块根据单片机对数据处理的结果，通过控制部分对加热器以及水泵电机进行实时控制。本发明，自动化调节水泵功率和工作时长，可适时适量对混凝土进行补水作业，使混凝土在养护过程中的含水率始终处于或接近水化反应需要的最优含水率，自动化调节加热系统可实现在冬季施工或抢修施工等特殊情况加速混凝土反应的目的。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土的养护技术领域，具体为一种混凝土养护监控系统。
背景技术
混凝土养护作业质量直接影响混凝土结构构件的强度、刚度、耐久性等物理及力学性能，尤其在一些特殊工况中，如：大体积混凝土浇筑作业、冬雨季施工作业、抢修堵漏作业等，对混凝土的凝结时间、固化强度及和易性等指标要求极高，养护作业难度大。
为提升混凝土施工质量精细化控制能力，保证混凝土水化反应需要的最优含水率，加速混凝土固化，设计一种能够自动补水、自动升降温的混凝土养护监控系统显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土养护监控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种混凝土养护监控系统，包括：
信号采集模块，其用于对混凝土的温度、湿度信号实时监测，并上传到单片机；
控制显示模块，其包括单片机，该单片机用于接收信号采集模块上传的数据，处理并下发执行指令信号；
执行模块，其包括控制部分、加热器以及水泵电机；
其中：所述控制显示模块根据单片机对数据处理的结果，通过控制部分对加热器以及水泵电机进行实时控制。
优选的，所述信号采集模块包括温度传感器以及湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器与单片机连接，且均安装在混凝土中，分别对应用于实时监测混凝土的温度、湿度信号。
优选的，所述控制显示模块还包括操作显示板以及通讯模块，其中：所述操作显示板与单片机双向连接，移动终端与通讯模块双向连接，并通过通讯模块与单片机之间通信。
优选的，所述控制部分包括放大电路以及变频器，其中：所述放大电路输入与单片机连接，输出连接到加热器，所述变频器输入与单片机连接，输出连接到水泵电机，所述加热器用于加热混凝土，所述水泵电机包括水泵以及喷头，所述水泵安装在水箱出口处，与喷头连接，所述喷头安装在混凝土上方的喷杆上，用于对混凝土进行喷洒。
优选的，所述放大电路包括电阻R3、NPN型三极管Q1、保险丝FU2、+48v电源、220v交流电源VCC、继电器RL，其中：所述NPN型三极管Q1的基极与单片机U的输出端P1.7串口连接，电阻R3一端接+48v电源，另一端与NPN型三极管Q1的集电极串联，发射极与继电器RL的电磁线圈串联后接地，保险丝FU2的一端接220v交流电源VCC，另一端与继电器RL的开关部分串联，继电器RL的开关部分的另一端与电热丝L串联后接地。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
利用温度传感器实时监测混凝土的温度，利用湿度传感器实时监测混凝土的含水量。由单片机把监测信息进行融合处理，输出控制信号，自动化调节水泵功率和工作时长，可适时适量对混凝土进行补水作业，使混凝土在养护过程中的含水率始终处于或接近水化反应需要的最优含水率。此外，还可通过补水作业实现对混凝土的降温效果，以消除大体积混凝土固化时水化热过大造成的混凝土开裂等不利影响。最后，通过电热丝加热混凝土，以实现在冬季施工或抢修施工等特殊情况加速混凝土反应的目的。
附图说明
图1为本发明的框架图；
图2为本发明的电路图；
图3为本发明的操作显示界面图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～3，本发明提供一种技术方案：
一种混凝土养护监控系统，包括信号采集模块、控制显示模块和执行模块；
所述的信号采集模块包括温度传感器和湿度传感器，通过温度传感器实时监测混凝土的温度，通过湿度传感器实时监测混凝土的含水量。
可选的，所述的温度传感器，本发明采用型号为SRTC-GG-K-30-*的高温K型热电偶温度传感器，安装在混凝土中，用于实时监测混凝土的温度；
所述的湿度传感器，本发明采用型号为HS1101电容式湿度传感器，安装在混凝土中，用于实时监测混凝土的湿度。
所述的控制显示模块包括操作显示板、GSM通信模块、手机APP和一个单片机系统；所述的单片机输入端与所述的信号采集模块和操作显示板的输出端连接，所述的单片机输出端与所述的操作显示板的输入端、GSM通信模块和执行模块连接；
可选的，所述的单片机，采用STM32F103VET6型单片机，设置在混凝土外部，通过电线于埋藏在混凝土内的传感器连接，用于对信号采集模块获取的信号以及操作板输入的信号进行综合处理；
所述的操作显示板，本发明采用3.97寸全视角IPS触摸屏，所述的操作显示板，与所述的单片机P1.3串口进行输入输出双向连接。其作用包括两部分：(1)显示混凝土的温度、湿度等信息。(2)输入控制信息，控制水泵的输出功率和电热丝的工作时间。
所述的手机APP通过所述的GSM通信模块与所述的单片机进行双向连接，其作用同操作显示板。
所述的GSM通信模块，本发明采用型号为A9的GSM通信模块，所述的GSM通信模块与所述的单片机P1.5串口进行输入输出进行双向连接，其作用是把信息通过4G无线网进行远程信号传输，实现手机APP与单片机系统的双向信息传递，并把相关信息上传到云端。
所述的执行模块包括放大电路、调速器T、水泵M、继电器RL、电热丝L、喷头。所述的放大电路作用是把所述的单片机输出的控制信号放大。
可选的，所述的调速器，本发明采用Your Cee品牌的48V直流电机调速器，其中与水泵串联，作用是控制水泵的输出功率；
所述的水泵，本发明采用型号157305447547679的48v大功率直流高压自吸式隔膜泵，安装在水箱出口处，作用是为喷水提供水压；
所述的喷头，本发明采用多个华崛雾宝品牌型号为110°扇形的高压雾化扇形喷头，安装在混凝土上方的喷杆上，作用是对混凝土进行喷洒；
所述的继电器，本发明采用正泰品牌型号为JZX-22F 2Z的220v交流电继电器，安装电热丝的电路上，作用是控制所述的电热丝工作；
所述的电热丝，本发明采用:8090捌零玖零品牌型号为FY-LX的220v螺旋发热线作为电热丝，该部件作为独立部分，可任意移动，作用是加热混凝土。
所述的放大电路包括：电阻R3、NPN型三极管Q1、保险丝FU2、+48v电源、220v交流电源VCC、继电器RL。所述的NPN型三极管Q1的基极与所述的单片机U的输出端P1.7串口连接，电阻R3一端接+48v电源，另一端与NPN型三极管Q1的集电极串联，发射极与继电器RL的电磁线圈串联后接地。保险丝FU2的一端接220v交流电源VCC，另一端与继电器RL的开关部分串联，继电器RL的开关部分的另一端与电热丝L串联后接地。
所述的电阻R3和保险丝FU2的作用是保护电路，防止因过载损坏元器件。所述的NPN型三极管Q1的作用是对单片机P1.7串口输出的控制信号进行放大，用以驱动所述的继电器RL工作。
进一步的技术方案，所述的温度传感器RT的信号输出端与所述的单片机的输入端P1.0串口连接。所述的湿度传感器S的信号输出端与所述的单片机的输入端P1.1串口连接。所述的调速器T的信号输出端与所述的单片机的输入端P1.2串口连接。电阻R4一端接+48v电源，另一端与调速器T电源正极连接，调速器T的电源负极与水泵M串联后接地。
实例1自动养护：
湿度传感器实时监测混凝土的含水量，当单片机判断混凝土的含水量低于设定值时，单片机U通过的P1.2串口向调速器T输出控制信号，进而控制水泵M工作实现对混凝土浇水。含水量达到设定值时，停止浇水。
当操作人员按下操作显示板上的流量表下面的“+”或者“-”时，单片机U根据脉冲宽度调制的方法通过P1.2串口发出高电平控制信号到调速器T上，进而改变电机电枢电压接通与断开的时间的占空比来控制电机转速，实现流量的控制。
操作人员可通过手机APP或者操作显示器上的湿度表“+”或者“-”按键，设定湿度。
实例2自动升降温：
温度传感器实时监测混凝土的温度，当单片机判断混凝土的温度高于设定值时，单片机U通过的P1.2串口向调速器T输出控制信号，进而控制水泵M工作实现对混凝土降温。温度降低到设定值时，停止降温。
当单片机判断混凝土的温度低于设定值时，单片机U通过的P1.2串口向调速器T输出控制信号，进而控制水泵M工作实现对混凝土降温。
单片机U的P1.7串口发出高电平信号到所述NPN型三极管Q1的基极。NPN型三极管Q1基极接收到高电平信号后导通，此时电流从+48v电源流出，流经电阻R3到三极管Q1的集电极，然后从发射极流出到继电器RL的电磁线圈。继电器RL的线圈产生电磁场，把接通开关部分。此时电流从220v交流电源VCC流出，流经保险丝FU2到继电器RL开关部分，然后流经电热丝L。电热丝L通电后发热，以提高混凝土的温度。温度降低到设定值时，停止加热。
操作人员可通过手机APP或者操作显示器上的温度表“+”或者“-”按键，设定温度。
本发明是利用温度传感器实时监测混凝土的温度，利用湿度传感器实时监测混凝土的含水量。由单片机把监测信息进行融合处理，输出控制信号，自动化调节水泵功率和工作时长，可适时适量对混凝土进行补水作业，使混凝土在养护过程中的含水率始终处于或接近水化反应需要的最优含水率。此外，还可通过补水作业实现对混凝土的降温效果，以消除大体积混凝土固化时水化热过大造成的混凝土开裂等不利影响。最后，通过电热丝加热混凝土，以实现在冬季施工或抢修施工等特殊情况加速混凝土反应的目的。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种混凝土养护监控系统，其特征在于，包括：
信号采集模块，其用于对混凝土的温度、湿度信号实时监测，并上传到单片机；
控制显示模块，其包括单片机，该单片机用于接收信号采集模块上传的数据，处理并下发执行指令信号；
执行模块，其包括控制部分、加热器以及水泵电机；
其中：所述控制显示模块根据单片机对数据处理的结果，通过控制部分对加热器以及水泵电机进行实时控制。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土养护监控系统，其特征在于：所述信号采集模块包括温度传感器以及湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器与单片机连接，且均安装在混凝土中，分别对应用于实时监测混凝土的温度、湿度信号。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土养护监控系统，其特征在于：所述控制显示模块还包括操作显示板以及通讯模块，其中：所述操作显示板与单片机双向连接，移动终端与通讯模块双向连接，并通过通讯模块与单片机之间通信。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土养护监控系统，其特征在于：所述控制部分包括放大电路以及变频器，其中：所述放大电路输入与单片机连接，输出连接到加热器，所述变频器输入与单片机连接，输出连接到水泵电机，所述加热器用于加热混凝土，所述水泵电机包括水泵以及喷头，所述水泵安装在水箱出口处，与喷头连接，所述喷头安装在混凝土上方的喷杆上，用于对混凝土进行喷洒。
5.根据权利要求4所述的一种混凝土养护监控系统，其特征在于：所述放大电路包括电阻R3、NPN型三极管Q1、保险丝FU2、+48v电源、220v交流电源VCC、继电器RL，其中：所述NPN型三极管Q1的基极与单片机U的输出端P1.7串口连接，电阻R3一端接+48v电源，另一端与NPN型三极管Q1的集电极串联，发射极与继电器RL的电磁线圈串联后接地，保险丝FU2的一端接220v交流电源VCC，另一端与继电器RL的开关部分串联，继电器RL的开关部分的另一端与电热丝L串联后接地。
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