CN218381342U - 大体积混凝土温度监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大体积混凝土温度监测装置，包括混凝土、以及搭建在混凝土内部的钢筋；该监测装置还包括测温装置、通信模块、上位机和降温装置；其中，测温装置设置有多个，多个测温装置均匀分布在混凝土的多个测温点；测温装置包括中央处理器和至少两个温度传感器，其中一个温度传感器设置在混凝土的表面，用于测量混凝土表面的温度；其余温度传感器设置在混凝土的内部，用于测量混凝土内部的温度；该至少两个温度传感器的输出端均与中央处理器的输入端电连接。本实用新型用于监测混凝土表面和内部的温度，并辅助工作人员及时采取相应的降温措施，从而有效地减少混凝土裂缝的产生。

Description

大体积混凝土温度监测装置

技术领域

本实用新型属于建筑施工技术领域，具体涉及一种大体积混凝土温度监测装置。

背景技术

大体积混凝土是指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。《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008)中4.1.27中明确要求：混凝土中心温度和混凝土表面温度之差不应大于25℃，混凝土表面温度与大气温度之差不应大于20℃。大体积混凝土由于体积较大，表面系数较小，水泥水化热释放较为集中，内部升温比较快，造成混凝土内外温差较大。而当混凝土内外温差较大时，其内部会产生压应力,外部产生拉应力，在应压力和拉压力的作用下，会使混凝土产生表面裂缝，严重时，裂缝会上下贯穿混凝土，会造成混凝土的渗漏,钢筋的锈蚀，严重降低混凝土的耐久性,为建筑物的安全性和经济性留下重大的隐患。因此，对大体积混凝土进行温度监测并采取相应措施有利于防止混凝土裂缝产生。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大体积混凝土温度监测装置，用于监测混凝土表面和内部的温度，并辅助工作人员及时采取相应的降温措施，从而有效地减少混凝土裂缝的产生。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种大体积混凝土温度监测装置，包括混凝土、以及搭建在混凝土内部的钢筋；该监测装置还包括测温装置、通信模块、上位机和降温装置；其中，测温装置设置有多个，多个测温装置均匀分布在混凝土的多个测温点；测温装置包括中央处理器和至少两个温度传感器，其中一个温度传感器设置在混凝土的表面，用于测量混凝土表面的温度；其余温度传感器设置在混凝土的内部，用于测量混凝土内部的温度；该至少两个温度传感器的输出端均与中央处理器的输入端电连接，用于将测量信号发送至中央处理器处理，中央处理器用于处理测量信号并计算出温度值；上位机的输入端与中央处理器的输出端之间通过通信模块通信连接，温度值经通信模块发送至上位机；降温装置包括PLC控制器、驱动模块、水泵和冷却水管；PLC控制器的输入端与上位机的输出端电连接，用于接收上位机下发的指令；PLC控制器的输出端与驱动模块的输入端电连接，用于接收PLC控制器输入的驱动信号；驱动模块的输出端与水泵的输入端电连接，用于驱动水泵工作；冷却水管设置在混凝土内，其管口与水泵的出水口连接。

进一步地，所述测温装置包括四个温度传感器，其中一个温度传感器设置在混凝土的表面，其余三个温度传感器沿同一个竖直方向竖向地设置在混凝土内的钢筋上；在设置在混凝土内的三个温度传感器中，其中一个温度传感器设置靠近混凝土上表面的钢筋上；第二个温度传感器设置位于混凝土中部的钢筋上；最后一个温度传感器设置在靠近混凝土底部的钢筋上；三个温度传感器分别用于测量其所在位置的温度。

更进一步地，所述混凝土的测温点处设置有测温孔，测温孔处设置有长管，长管竖向地设置在混凝土内，且靠近设置在混凝土内的三个温度传感器，其一端管孔从测温孔伸出于混凝土表面外；温度传感器与中央处理器通过导线连接；长管的侧壁设有伸入导线的侧孔；与设置在混凝土内的温度传感器连接的导线通过侧孔向混凝土外引出。

更进一步地，所述测温装置还包括外壳、显示屏、报警器、电源模块和信号指示灯；所述中央处理器、报警器和电源模块设置在外壳内，显示屏和信号指示灯设置在外壳的表面；中央处理器分别与显示屏、报警器、信号指示灯电连接；电源模块用于提供工作电压。

更进一步地，所述中央处理器为第一单片机；所述通信模块包括无线传输模块、第二单片机和USB传送模块；无线传输模块包括数据发送模块和数据接收模块，第一单片机的输出端与数据发送模块的输入端电连接，数据发送模块的输出端与数据接收模块的输入端通信连接，第二单片机的输入端与数据接收模块的输出端电连接；第二单片机的输出端与USB传送模块的输入端电连接，USB传送模块的输出端与上位机的输入端电连接。

进一步地，所述驱动模块包括继电器；所述继电器的线圈正极与PLC控制器的输出端电连接，线圈负极与GND端电连接；继电器的公共端与市电的火线电连接，常开端与水泵的供电端正极电连接，水泵的供电端负极与GND端电连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的一种大体积混凝土温度监测装置，设置在混凝土表面以及设置在混凝土内部的温度传感器分别测量混凝土表面和内部的温度，并将测量信号发送至中央处理器，中央处理器将测量信号转换为温度值，在将温度值通过通信模块发送至上位机，工作人员通过上位机对混凝土的温度进行监测，当内部温度与表面温度的数值之差大于设定阈值时，工作人员可以通过上位机向PLC控制器发送降温指令，PLC控制器在接受到指令后，向驱动模块发送驱动指令，驱动模块驱动水泵抽水至冷却水管中，并实现对混凝土内部的降温，从而有效地控制混凝土内部和表面的温度差，以减少混凝土裂缝的产生。

附图说明

图1是本实用新型的实施例的结构示意图。

图2是本实用新型的实施例的原理框图。

图3是本实用新型的实施例的温度传感器、按键、报警器和信号指示灯的电路图。

图4是本实用新型的实施例的中央处理器、显示屏、通信模块和上位机的电路图。

图5是本实用新型的实施例的上位机、PLC控制器、驱动模块和水泵的电路图。

图6是本实用新型的实施例的支撑组件的结构示意图。

图中标号为：1、混凝土；2、钢筋；3、上位机；4、中央处理器；5、温度传感器；6、PLC控制器；7、驱动模块；8、水泵；9、冷却水管；10、绝缘胶带；11、长管；12、导线；13、外壳；14、显示屏；15、报警器；16、电源模块；17、信号指示灯；18、按键；19、支撑组件；191、箱体；192、支撑杆；193、卡扣结构；20、第二单片机；21、USB传送模块；22、数据发送模块；23、数据接收模块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行说明，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围内。

如图1至图6所示，本实施例的大体积混凝土温度监测装置，包括混凝土1、以及搭建在混凝土内部的钢筋2。此外，该监测装置还包括测温装置、通信模块、上位机3和降温装置。

其中，测温装置设置有多个，多个测温装置均匀分布在混凝土的多个测温点。测温装置包括中央处理器4和至少两个温度传感器5，其中一个温度传感器5设置在混凝土1的表面，用于测量混凝土1表面的温度。其余温度传感器5设置在混凝土1的内部，用于测量混凝土1内部的温度。该至少两个温度传感器5的输出端均与中央处理器4的输入端电连接，用于将测量信号发送至中央处理器4处理，中央处理器4用于处理测量信号并计算出温度值。上位机3的输入端与中央处理器4的输出端之间通过通信模块通信连接，温度值经通信模块发送至上位机3。降温装置包括PLC控制器6、驱动模块7、水泵8和冷却水管9。其中，PLC控制器6的输入端与上位机3的输出端电连接，用于接收上位机3下发的指令。PLC控制器6的输出端与驱动模块7的输入端电连接，用于接收PLC控制器6输入的驱动信号。驱动模块7的输出端与水泵8的输入端电连接，用于驱动水泵8工作。冷却水管9设置在混凝土1内，其管口与水泵8的出水口连接。

具体到本实施例中，测温装置包括四个温度传感器5，这四个温度传感器5均采用DS18B20温度传感器。这四个温度传感器5中，其中一个温度传感器5设置在混凝土1的表面，以测量混凝土1表面的温度。其余三个温度传感器5沿同一个竖直方向竖向地设置在混凝土1内的钢筋2上，设置三个温度传感器5可以提高测量的准确性。

而在设置在混凝土1内的三个温度传感器5中，其中一个温度传感器5设置靠近混凝土1上表面的钢筋2上，与混凝土1上表面的距离为100～150mm。第二个温度传感器5设置位于混凝土1中部的钢筋2上。最后一个温度传感器5设置在靠近混凝土1底部的钢筋2上，与混凝土1底部的距离为100～150mm。这三个温度传感器5分别用于测量其所在位置的温度，且它们都是通过绝缘胶带10捆绑在钢筋2上。而设置在混凝土1表面的温度传感器5通过粘贴的方式设置在混凝土1的表面。

一般的，混凝土1上的测温点处均设置有测温孔。在本实施例中，每个测温孔处设置有长管11，长管11竖向地设置在混凝土1内，且靠近设置在混凝土1内的三个温度传感器5，其一端管孔从测温孔伸出于混凝土1表面外。长管11是在浇筑混凝土1之前预先设置的，它的管身与钢筋2固定连接。温度传感器5的测量信号一般通过导线12或者数据线传输的，那么长管11的侧壁设有伸入导线12的侧孔。设置在混凝土1内的温度传感器5的导线12穿入侧孔后，通过长管11向混凝土1外引出，并与中央处理器4的输入端电连接。

在本实施例中，测温装置是设置在混凝土1浇筑现场，用于现场的工作人员监测温度，因此，测温装置还包括外壳13、显示屏14、报警器15、电源模块16和信号指示灯17。中央处理器4、报警器15和电源模块16设置在外壳13内，显示屏14和信号指示灯17设置在外壳13的表面。一般的，外壳13的侧面具有与温度传感器5的导线12可拆卸地连接的插孔，插孔的另一端与中央处理器5的输入端电连接。中央处理器4分别与显示屏14、报警器15、信号指示灯16电连接。中央处理器4为第一单片机，第一单片机采用ATmega16型单片机。显示屏14采用1602显示屏，显示屏14用于显示四个温度传感器5测量的温度值。报警器15采用扬声器，用于在温度值超出阈值发出报警。信号指示灯17的作用是起到报警提示。电源模块16用于给第一单片机、温度传感器5、显示屏14、报警器15和信号指示灯17提供工作电压。

此外，在外壳13的表面还设置有多个按键18，用于设定温度的阈值。

为了更好的将测温装置固定在混凝土1的上方，测温装置的外壳13与长管11之间设置有支撑组件19，支撑组件19包括箱体191和支撑杆192，箱体191的一侧开口，用于放入外壳13。支撑杆192的一端与箱体191的底部连接，另一端设置有与长管11可拆卸连接的卡扣结构193。在混凝土1浇筑前，需要将长管11的管口堵住，避免混凝土1进入管中，在浇筑完成后，长管11的管口是露出于混凝土1上表面的，然后将支撑组件19设置有卡扣结构193的一端固定在长管11的管身上，并对箱体191起到支撑作用，然后将测温装置的外壳13放入箱体191内，并对混凝土1内部和表面的温度实时监测。一般的，箱体191具有通过导线12的线孔。

在本实施例中，通信模块包括无线传输模块、第二单片机20和USB传送模块21。无线传输模块包括数据发送模块22和数据接收模块23，其中，数据发送模块22和数据接收模块23均采用nRF905型无线芯片，第二单片机20与第一单片机的型号相同，也是采用ATmega16型单片机。而USB传送模块21则是采用PDUSBD12型芯片。具体的，第一单片机的输出端与数据发送模块22的输入端电连接，第一单片机将处理后的温度值发送至数据发送模块22。数据发送模块22的输出端与数据接收模块23的输入端通信连接，温度值通过数据发送模块22无线发送至数据接收模块23。第二单片机20的输入端与数据接收模块23的输出端电连接，温度值再经数据接收模块23发送至第二单片机20。第二单片机20的输出端与USB传送模块21的输入端电连接，第二单片机20将温度值发送至USB传送模块21。USB传送模块21的输出端与上位机3的输入端通过USB数据线连接，PDUSBD12芯片利用USB协议将数据发送到上位机3上，上位机3对接收到的温度值进行分析和做出温度曲线报表。

在本实施例中，上位机3为PC机，PLC控制器6的型号为SIEMENS SMART 200PLC控制器。上位机3与PLC控制器6之间通过RS485接口通信连接，以向PLC控制器6发送降温指令。

在本实施例中，驱动模块7包括继电器KA1。继电器KA1的线圈正极与PLC控制器6的输出端电连接，线圈负极与GND端电连接；继电器KA1的公共端与市电的火线电连接，常开端与水泵8的供电端正极电连接，水泵8的供电端负极与GND端或者与市电的零线电连接，当PLC控制器6向继电器KA1发送信号时，继电器KA1的线圈导电，此时继电器KA1的常开端闭合，水泵8开始工作。冷却水管9至少有两条，均是预埋在混凝土1内的，且在混凝土1高度方向上平行设置，冷却水管9的接水管口露出于混凝土1的表面，用于与水泵8的出水端连接。

本实用新型的使用原理是：通过设置在混凝土1表面和内部的温度传感器5分别测量混凝土1表面和内部的温度，并将测量信号发送至中央处理器4，中央处理器4将测量信号转换为温度值，当温度值超过设定阈值时，会在现场报警；再将温度值通过数据发送模块22、数据接收模块23、第二单片机20和USB传送模块21发送至上位机3，工作人员通过上位机3对混凝土的温度进行监测，当内部温度与表面温度的数值之差大于设定阈值(如25℃)时，工作人员可以通过上位机3向PLC控制器6发送降温指令，PLC控制器6在接收到指令后，向驱动模块7发送驱动指令，驱动模块7驱动水泵8抽水至冷却水管9中，并实现对混凝土1内部的降温，从而有效地控制混凝土1内部和表面的温度差，以减少混凝土1裂缝的产生。

Claims (10)

1.一种大体积混凝土温度监测装置，包括混凝土、以及搭建在混凝土内部的钢筋；其特征在于，还包括测温装置、通信模块、上位机和降温装置；

其中，测温装置设置有多个，多个测温装置均匀分布在混凝土的多个测温点；测温装置包括中央处理器和至少两个温度传感器，其中一个温度传感器设置在混凝土的表面，用于测量混凝土表面的温度；其余温度传感器设置在混凝土的内部，用于测量混凝土内部的温度；该至少两个温度传感器的输出端均与中央处理器的输入端电连接，用于将测量信号发送至中央处理器处理，中央处理器用于处理测量信号并计算出温度值；

上位机的输入端与中央处理器的输出端之间通过通信模块通信连接，温度值经通信模块发送至上位机；

降温装置包括PLC控制器、驱动模块、水泵和冷却水管；PLC控制器的输入端与上位机的输出端电连接，用于接收上位机下发的指令；PLC控制器的输出端与驱动模块的输入端电连接，用于接收PLC控制器输入的驱动信号；驱动模块的输出端与水泵的输入端电连接，用于驱动水泵工作；冷却水管设置在混凝土内，其管口与水泵的出水口连接。

2.根据权利要求1所述的大体积混凝土温度监测装置，其特征在于：所述测温装置包括四个温度传感器，其中一个温度传感器设置在混凝土的表面，其余三个温度传感器沿同一个竖直方向竖向地设置在混凝土内的钢筋上；

在设置在混凝土内的三个温度传感器中，其中一个温度传感器设置靠近混凝土上表面的钢筋上；第二个温度传感器设置位于混凝土中部的钢筋上；最后一个温度传感器设置在靠近混凝土底部的钢筋上；三个温度传感器分别用于测量其所在位置的温度。

3.根据权利要求2所述的大体积混凝土温度监测装置，其特征在于：所述混凝土的测温点处设置有测温孔，测温孔处设置有长管，长管竖向地设置在混凝土内，且靠近设置在混凝土内的三个温度传感器，其一端管孔从测温孔伸出于混凝土表面外；

温度传感器与中央处理器通过导线连接；长管的侧壁设有伸入导线的侧孔；与设置在混凝土内的温度传感器连接的导线通过侧孔向混凝土外引出。

4.根据权利要求3所述的大体积混凝土温度监测装置，其特征在于：所述测温装置还包括外壳、显示屏、报警器、电源模块和信号指示灯；所述中央处理器、报警器和电源模块设置在外壳内，显示屏和信号指示灯设置在外壳的表面；中央处理器分别与显示屏、报警器、信号指示灯电连接；电源模块用于提供工作电压。

5.根据权利要求4所述的大体积混凝土温度监测装置，其特征在于：所述测温装置的外壳与长管之间设置有支撑组件；所述支撑组件包括箱体和支撑杆；所述箱体的一侧开口，用于放入外壳；支撑杆的一端与箱体的底部连接，另一端设置有与长管可拆卸连接的卡扣结构。

6.根据权利要求1至5任一项所述的大体积混凝土温度监测装置，其特征在于：所述中央处理器为第一单片机；所述通信模块包括无线传输模块、第二单片机和USB传送模块；无线传输模块包括数据发送模块和数据接收模块，第一单片机的输出端与数据发送模块的输入端电连接，数据发送模块的输出端与数据接收模块的输入端通信连接，第二单片机的输入端与数据接收模块的输出端电连接；第二单片机的输出端与USB传送模块的输入端电连接，USB传送模块的输出端与上位机的输入端电连接。

7.根据权利要求6所述的大体积混凝土温度监测装置，其特征在于：所述第一单片机和第二单片机均采用ATmega16型单片机；所述数据发送模块和数据接收模块均采用nRF905型无线芯片；所述USB传送模块采用PDUSBD12型芯片。

8.根据权利要求1所述的大体积混凝土温度监测装置，其特征在于：所述上位机与PLC控制器之间通过RS485接口通信连接。

9.根据权利要求1所述的大体积混凝土温度监测装置，其特征在于：所述驱动模块包括继电器；所述继电器的线圈正极与PLC控制器的输出端电连接，线圈负极与GND端电连接；继电器的公共端与市电的火线电连接，常开端与水泵的供电端正极电连接，水泵的供电端负极与GND端电连接。

10.根据权利要求1所述的大体积混凝土温度监测装置，其特征在于：所述冷却水管至少有两条，且在混凝土高度方向上平行设置；温度传感器采用DS18B20温度传感器，温度传感器通过绝缘胶带捆绑在钢筋上。

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