CN113532691A - 一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统 - Google Patents

一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，涉及建筑施工技术领域。本发明包括U型架体、控温组件、表面测温组件、内部测温组件和保湿组件，U型架体固定在地基上，U型架体的顶部分别设置有控温组件和保湿组件，U型架体的内部设置有大体积混凝土本体，大体积混凝土本体的左右两侧方均设置有多个等间距分布的表面测温组件。本发明全程自动化采集、降温处理，大大节省人力成本，且通过设置环境温度传感器和多个表面温度传感器、内部温度传感器，可对大体积混凝土本体的内部、表面以及所处的环境温度进行全面的采集，解决了现有的大体积混凝土温度监测系统监测的全面性不足，控制的精准性差的问题。

Description

一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，特别是涉及一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统。
背景技术
我国《大体积混凝土施工标准》GB50496-2018里规定：混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。
现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等，它主要的特点就是体积大，最小断面的任何一个方向的尺寸最小为1m，它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部升温比较快，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60～65℃，混凝土内外温差较大时，会使混凝土产生温度裂缝，影响结构安全和正常使用，因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。
经检索，公告号CN110687944A，公告日期2020.01.14公开了一种基于BIM大体积混凝土温度监测与控制方法，包括以下步骤：步骤一：计算；步骤二：现场安装布设；步骤三：BIM实景建模；步骤四：实时监测；步骤五：预警判断；步骤六：指令发送；步骤七：自动化降温。本发明还公开了一种基于BIM大体积混凝土温度监测与控制系统，包括温度采集模块、现场监测系统、降温模块、云储存模块和远程监测终端；温度采集模块包括温度传感器；现场监测系统包括接收模块、实时监测模块、计算模块、预警模块、指令发送模块和数据转存模块。本发明针对现有技术中不能快速定位预警点的位置，不能实现降温设施的自动化控制等问题进行改进，本发明具有快速定位预警点位置、实现了降温设施的自动化控制等优点。
该专利存在以下不足之处：
1.该大体积混凝土温度监测系统温度数据监测的全面性不足，造成控制的精准性较差；
2.该大体积混凝土温度监测系统难以对大体积混凝土进行养护，难以保证大体积混凝土始终处于相对较好的温度、湿度环境中。
因此，现有的大体积混凝土温度监测系统，无法满足实际使用中的需求，所以市面上迫切需要能改进的技术，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，全程自动化采集、降温处理，大大节省人力成本，且通过设置环境温度传感器和多个表面温度传感器、内部温度传感器，可对大体积混凝土本体的内部、表面以及所处的环境温度进行全面的采集，解决了现有的大体积混凝土温度监测系统监测的全面性不足，控制的精准性差的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，包括U型架体、控温组件、表面测温组件、内部测温组件和保湿组件，所述U型架体固定在地基上，所述U型架体的顶部分别设置有控温组件和保湿组件，所述U型架体的内部设置有大体积混凝土本体，所述大体积混凝土本体的左右两侧方均设置有多个等间距分布的表面测温组件，所述大体积混凝土本体的上方设置有多个等间距分布的内部测温组件，所述U型架体的外部一侧设置有控制箱。
进一步地，所述大体积混凝土本体的正侧面上分别预留有冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口和冷却水出口均通过管道与循环冷却机组连接，所述大体积混凝土本体的顶面上设置有多组呈点阵状分布的测温管，每组测温管均包括底层测温管、中层测温管和表层测温管。
进一步地，所述控温组件包括风机、电加热箱、主风管、支风管、控温电磁阀和出风短管，所述风机和电加热箱均固定在U型架体的顶部，所述风机的出口与电加热箱的进口固定连接，所述电加热箱的出口与主风管相连通，所述主风管上连通有多个等间距分布的支风管，每个所述支风管上均设置有控温电磁阀，所述支风管设置在U型架体的侧面处，且所述支风管上设置有多个等间距分布的出风短管，所述出风短管插入至U型架体内。
进一步地，所述表面测温组件包括安装板和表面温度传感器，所述安装板固定在U型架体的内壁上，所述安装板上沿竖直方向等间距安装有多个表面温度传感器，用于测量大体积混凝土本体表面不同高度的温度。
进一步地，所述出风短管穿过安装板。
进一步地，所述内部测温组件包括数据采集器、连接线和内部温度传感器，所述数据采集器固定在U型架体的内部顶面上，所述数据采集器通过连接线与内部温度传感器电性连接。
进一步地，每个所述数据采集器连接有九个内部温度传感器，九个内部温度传感器分别插入至不同的测温管内，用于测量大体积混凝土本体内部不同高度的温度。
进一步地，所述保湿组件包括主水管、支水管、保湿电磁阀、喷雾头、保湿水泵和湿度传感器，所述主水管固定在U型架体的顶部，所述主水管的端部与保湿水泵的出口固定连接，所述主水管的底部设置有多个等间距分布的支水管，每个所述支水管上均设置有保湿电磁阀，所述支水管插入至U型架体的内部，且每个所述支水管的底部均设置有多个等间距分布的喷雾头，所述湿度传感器设置有多个，且等间距固定在U型架体的内壁上。
进一步地，所述控制箱的正面上设置有显示屏，所述控制箱的顶部分别设置有塔灯和环境温度传感器，所述控制箱的内部分别设置有网络模块、控制器和数据适配器。
进一步地，所述数据采集器采集到的内部温度数据、表面温度传感器采集到的表面温度数据、湿度传感器采集到的环境湿度数据以及环境温度传感器采集到的环境温度数据均上传至数据适配器内，数据适配器进行数据格式转换、中继，并将数据上传至控制器内，控制器基于采集的温度数据，判断大体积混凝土本体内外温度差值、降温速率情况，控制相应的循环冷却机组、控温组件以及保湿组件工作，且控制器控制显示屏显示数据，出现异常时，控制塔灯发出告警信息，亦可通过网络模块进行远程数据传输。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过设置U型架体、控温组件、表面测温组件、内部测温组件、保湿组件和控制箱，全程自动化采集、降温处理，大大节省人力成本。
2、本发明通过设置环境温度传感器和多个表面温度传感器、内部温度传感器，可对大体积混凝土本体的内部、表面以及所处的环境温度进行全面的采集，采集的全面性更好，且内部温度采集时，通过底层测温管、中层测温管和表层测温管，能对大体积混凝土本体内部不同高度进行测量，控制器可基于采集到的温度的全面数据，更加准确的发出控温指令，避免大体积混凝土本体内外温差过大，表面温度与大气温度温差过大，造成表面裂缝，降温速率过快，造成贯穿性冷缩缝等缺陷。
3、本发明通过设置U型架体、控温组件和保湿组件，使得大体积混凝土本体的养护更加方便，保温、保湿能够更加精准的控制，当大体积混凝土本体内外温差过大、降温速率过大时，可通过控温组件喷出热风，适当提高大体积混凝土本体外部温度，当大体积混凝土本体湿度不够理想时，可通过保湿组件喷射水雾提高湿度，辅助降温，且针对不同位置的温度、湿度情况，合理控制相应区域保温、保湿组件的运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构外观示意图一；
图2为本发明的整体结构外观示意图二；
图3为本发明的整体结构正视图；
图4为本发明的U型架体内部结构示意图；
图5为本发明的大体积混凝土本体结构示意图；
图6为本发明的控温组件结构示意图；
图7为本发明的表面测温组件结构示意图；
图8为本发明的内部测温组件结构示意图；
图9为本发明的保湿组件结构示意图；
图10为本发明的控制箱正面结构示意图；
图11为本发明的控制箱背面结构示意图；
图12为本发明的原理框图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、U型架体；2、大体积混凝土本体；3、控温组件；4、表面测温组件；5、内部测温组件；6、保湿组件；7、控制箱；8、循环冷却机组；21、冷却水进口；22、冷却水出口；23、底层测温管；24、中层测温管；25、表层测温管；31、风机；32、电加热箱；33、主风管；34、支风管；35、控温电磁阀；36、出风短管；41、安装板；42、表面温度传感器；51、数据采集器；52、连接线；53、内部温度传感器；61、主水管；62、支水管；63、保湿电磁阀；64、喷雾头；65、保湿水泵；66、湿度传感器；71、显示屏；72、塔灯；73、环境温度传感器；74、网络模块；75、控制器；76、数据适配器。
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。
请参阅图1-4所示，本发明为一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，包括U型架体1、控温组件3、表面测温组件4、内部测温组件5和保湿组件6，U型架体1固定在地基上，U型架体1的顶部分别设置有控温组件3和保湿组件6，U型架体1的内部设置有大体积混凝土本体2，大体积混凝土本体2的左右两侧方均设置有多个等间距分布的表面测温组件4，大体积混凝土本体2的上方设置有多个等间距分布的内部测温组件5，U型架体1的外部一侧设置有控制箱7。
其中如图5所示，大体积混凝土本体2的正侧面上分别预留有冷却水进口21和冷却水出口22，冷却水进口21和冷却水出口22均通过管道与循环冷却机组8连接，大体积混凝土本体2的顶面上设置有多组呈点阵状分布的测温管，每组测温管均包括底层测温管23、中层测温管24和表层测温管25。
其中如图6所示，控温组件3包括风机31、电加热箱32、主风管33、支风管34、控温电磁阀35和出风短管36，风机31和电加热箱32均固定在U型架体1的顶部，风机31的出口与电加热箱32的进口固定连接，电加热箱32的出口与主风管33相连通，主风管33上连通有多个等间距分布的支风管34，每个支风管34上均设置有控温电磁阀35，支风管34设置在U型架体1的侧面处，且支风管34上设置有多个等间距分布的出风短管36，出风短管36插入至U型架体1内，控温组件3具体使用时，通过风机31将外部冷空气抽入电加热箱32内，经电加热箱32加热后变成热风，基于各个位置表面温度传感器42监测到的温度数据，打开相应的控温电磁阀35，热风经主风管33分配后进入至相应的支风管34，最后从出风短管36喷出，对混凝土进行保温。
其中如图7所示，表面测温组件4包括安装板41和表面温度传感器42，安装板41固定在U型架体1的内壁上，出风短管36穿过安装板41，安装板41上沿竖直方向等间距安装有多个表面温度传感器42，用于测量大体积混凝土本体2表面不同高度的温度。
其中如图8所示，内部测温组件5包括数据采集器51、连接线52和内部温度传感器53，数据采集器51固定在U型架体1的内部顶面上，数据采集器51通过连接线52与内部温度传感器53电性连接，每个数据采集器51连接有九个内部温度传感器53，九个内部温度传感器53分别插入至不同的测温管内，用于测量大体积混凝土本体2内部不同高度的温度。
其中如图3-4、9所示，保湿组件6包括主水管61、支水管62、保湿电磁阀63、喷雾头64、保湿水泵65和湿度传感器66，主水管61固定在U型架体1的顶部，主水管61的端部与保湿水泵65的出口固定连接，主水管61的底部设置有多个等间距分布的支水管62，每个支水管62上均设置有保湿电磁阀63，支水管62插入至U型架体1的内部，且每个支水管62的底部均设置有多个等间距分布的喷雾头64，湿度传感器66设置有多个，且等间距固定在U型架体1的内壁上，保湿组件6具体使用时，通过保湿水泵65将外部水源抽入主水管61内，通过湿度传感器66监测不同区域的湿度，基于该区域的湿度，打开相应的保湿电磁阀63，水源经主水管61分配后进入至支水管62内，最后从喷雾头64喷出，对混凝土进行保湿。
其中如图10-11所示，控制箱7的正面上设置有显示屏71，控制箱7的顶部分别设置有塔灯72和环境温度传感器73，控制箱7的内部分别设置有网络模块74、控制器75和数据适配器76。
其中如图12所示，数据采集器51采集到的内部温度数据、表面温度传感器42采集到的表面温度数据、湿度传感器66采集到的环境湿度数据以及环境温度传感器73采集到的环境温度数据均上传至数据适配器76内，数据适配器76进行数据格式转换、中继，并将数据上传至控制器75内，控制器75基于采集的温度数据，判断大体积混凝土本体2内外温度差值、降温速率情况，控制相应的循环冷却机组8、控温组件3以及保湿组件6工作，且控制器75控制显示屏71显示数据，出现异常时，控制塔灯72发出告警信息，亦可通过网络模块74进行远程数据传输。
本实施例的一个具体应用为：
S1：使用时，将待养护的大体积混凝土本体2送入至U型架体1内；
S2：将多个内部温度传感器53分别插入至底层测温管23、中层测温管24和表层测温管25内；
S3：通过内部温度传感器53采集内部温度数据，通过表面温度传感器42采集表面温度数据，通过环境温度传感器73采集环境温度数据；
S2：通过循环冷却机组8和保湿组件6对大体积混凝土本体2进行降温；
S2：当大体积混凝土本体2内外温差过大、混凝土表面温度与大气温度温差过大时，可启动控温组件3进行保温；
S4：通过湿度传感器66采集环境湿度数据，当湿度较低时，可通过保湿组件6进行保湿。
以上仅为本发明的优选实施例，并不限制本发明，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，包括U型架体(1)、控温组件(3)、表面测温组件(4)、内部测温组件(5)和保湿组件(6)，其特征在于：所述U型架体(1)固定在地基上，所述U型架体(1)的顶部分别设置有控温组件(3)和保湿组件(6)，所述U型架体(1)的内部设置有大体积混凝土本体(2)，所述大体积混凝土本体(2)的左右两侧方均设置有多个等间距分布的表面测温组件(4)，所述大体积混凝土本体(2)的上方设置有多个等间距分布的内部测温组件(5)，所述U型架体(1)的外部一侧设置有控制箱(7)。
2.根据权利要求1所述的一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，其特征在于，所述大体积混凝土本体(2)的正侧面上分别预留有冷却水进口(21)和冷却水出口(22)，所述冷却水进口(21)和冷却水出口(22)均通过管道与循环冷却机组(8)连接，所述大体积混凝土本体(2)的顶面上设置有多组呈点阵状分布的测温管，每组测温管均包括底层测温管(23)、中层测温管(24)和表层测温管(25)。
3.根据权利要求2所述的一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，其特征在于，所述控温组件(3)包括风机(31)、电加热箱(32)、主风管(33)、支风管(34)、控温电磁阀(35)和出风短管(36)，所述风机(31)和电加热箱(32)均固定在U型架体(1)的顶部，所述风机(31)的出口与电加热箱(32)的进口固定连接，所述电加热箱(32)的出口与主风管(33)相连通，所述主风管(33)上连通有多个等间距分布的支风管(34)，每个所述支风管(34)上均设置有控温电磁阀(35)，所述支风管(34)设置在U型架体(1)的侧面处，且所述支风管(34)上设置有多个等间距分布的出风短管(36)，所述出风短管(36)插入至U型架体(1)内。
4.根据权利要求3所述的一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，其特征在于，所述表面测温组件(4)包括安装板(41)和表面温度传感器(42)，所述安装板(41)固定在U型架体(1)的内壁上，所述安装板(41)上沿竖直方向等间距安装有多个表面温度传感器(42)，用于测量大体积混凝土本体(2)表面不同高度的温度。
5.根据权利要求4所述的一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，其特征在于，所述出风短管(36)穿过安装板(41)。
6.根据权利要求1所述的一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，其特征在于，所述内部测温组件(5)包括数据采集器(51)、连接线(52)和内部温度传感器(53)，所述数据采集器(51)固定在U型架体(1)的内部顶面上，所述数据采集器(51)通过连接线(52)与内部温度传感器(53)电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，其特征在于，每个所述数据采集器(51)连接有九个内部温度传感器(53)，九个内部温度传感器(53)分别插入至不同的测温管内，用于测量大体积混凝土本体(2)内部不同高度的温度。
8.根据权利要求1所述的一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，其特征在于，所述保湿组件(6)包括主水管(61)、支水管(62)、保湿电磁阀(63)、喷雾头(64)、保湿水泵(65)和湿度传感器(66)，所述主水管(61)固定在U型架体(1)的顶部，所述主水管(61)的端部与保湿水泵(65)的出口固定连接，所述主水管(61)的底部设置有多个等间距分布的支水管(62)，每个所述支水管(62)上均设置有保湿电磁阀(63)，所述支水管(62)插入至U型架体(1)的内部，且每个所述支水管(62)的底部均设置有多个等间距分布的喷雾头(64)，所述湿度传感器(66)设置有多个，且等间距固定在U型架体(1)的内壁上。
9.根据权利要求1所述的一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，其特征在于，所述控制箱(7)的正面上设置有显示屏(71)，所述控制箱(7)的顶部分别设置有塔灯(72)和环境温度传感器(73)，所述控制箱(7)的内部分别设置有网络模块(74)、控制器(75)和数据适配器(76)。
10.根据权利要求6所述的一种大体积混凝土温度自动采集及其降温处理系统，其特征在于，所述数据采集器(51)采集到的内部温度数据、表面温度传感器(42)采集到的表面温度数据、湿度传感器(66)采集到的环境湿度数据以及环境温度传感器(73)采集到的环境温度数据均上传至数据适配器(76)内，数据适配器(76)进行数据格式转换、中继，并将数据上传至控制器(75)内，控制器(75)基于采集的温度数据，判断大体积混凝土本体(2)内外温度差值、降温速率情况，控制相应的循环冷却机组(8)、控温组件(3)以及保湿组件(6)工作，且控制器(75)控制显示屏(71)显示数据，出现异常时，控制塔灯(72)发出告警信息，亦可通过网络模块(74)进行远程数据传输。
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